JP2012083193A - Method for detecting glycosylation of histone protein, and antibody to be used for the same - Google Patents

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Shigeaki Kato
茂明 加藤
Ryoji Fujiki
亮次 藤木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method enabling glycosylation of histone protein to be detected and an antibody to be used for the method.SOLUTION: It is found that histones (histone H2B, histone H2A, histone H3, histone H4) are glycosylated (O-GlcNAcylated) in a nucleus, more particularly, in histone H2B, sites to be GlcNAcylated are the 91st serine residue, the 112th serine residue, and the 123rd serine residue. Additionally, an antibody which binds to a glycosylated site of histone H2B was made and further analyses were performed. Consequently, it is also found that the glycosylation depends on extracellular glucose concentration via HBP, and the enhancement of the glycosylation induces the ubiquitination of histone H2B and the methylation of histone H3, as well as activates the transcription of PGK1 genes or the like.

Description

本発明は、ヒストンタンパク質のグリコシル化を検出するための方法、並びに当該方法に用いられる抗体に関する。より詳しくは、本発明は、ヒストンタンパク質のグリコシル化を検出するための方法、並びに、ヒストンタンパク質のグリコシル化を指標とした、血清グルコース量の評価するための方法、メタボリックシンドロームを検査するための方法、及びメタボリックシンドロームに対する医薬品候補化合物をスクリーニングするための方法に関する。さらに、本発明は、ヒストンタンパク質のグリコシル化された部位に結合する抗体、並びに、前記抗体を有効成分とする、ヒストンタンパク質のグリコシル化を検出するための薬剤、血清グルコース量を評価するための薬剤、及びメタボリックシンドロームを検査するための薬剤に関する。   The present invention relates to a method for detecting glycosylation of a histone protein, and an antibody used in the method. More specifically, the present invention relates to a method for detecting glycosylation of a histone protein, a method for evaluating serum glucose level using glycosylation of histone protein as an index, and a method for examining metabolic syndrome And a method for screening drug candidate compounds for metabolic syndrome. Furthermore, the present invention relates to an antibody that binds to a glycosylated site of histone protein, an agent for detecting glycosylation of histone protein, and an agent for evaluating serum glucose level, which comprises said antibody as an active ingredient. And a drug for examining metabolic syndrome.

クロマチン構造は転写を促進するために再構成、すなわち多数の非ヒストンタンパク質を用いたDNAのメチル化と同様に、ヒストンにおける様々な修飾によって制御されることが知られている(非特許文献1〜5)。このような化学修飾において、ヒストンの翻訳後修飾はクロマチン再編成のための重要な決定因子として明らかになっており、可逆的なヒストン修飾の特異的な組み合わせは、一般に「ヒストンコード」と呼ばれ、クロマチンの活性状態に影響を及ぼしていることも知られている(非特許文献6)。この特異的な組み合わせは後成的(epigenetically)に生じ、安定的であるにも関わらず、これらのいくつかは細胞外状態及び細胞活性に応答して一時的に再構成される(非特許文献7〜8)。現段階では、クロマチン再編成において8種の修飾の効果が証明されている(非特許文献6)。そのうち、ヒストン末端の特異的残基におけるヒストンのアセチル化、メチル化、ユビキチン化は遺伝子の発現制御と関連している(非特許文献9〜10)。すなわち、ユークロマチン化(euchromatinization)における遺伝子発現の誘導は一般的に、ヒストンH3の高アセチル化(hyperacetylation)に伴うヒストンH3の4番目のリシン残基(H3K4)及び36番目のリシン残基(H3K36)におけるメチル化と同時に起こる。これに対して、H3K9及びH3K27のメチル化はヒストンの脱アセチル化に続くクロマチン不活性化(ヘテロクロマチン化)の誘因となる。転写開始に合わせた動的で可逆的なヒストンのメチル化及びアセチル化は、転写伸長過程及び転写終了過程においても重要である(非特許文献8)。さらに、これらの修飾に加え、ヒストンH2Bの120番目のリシン残基におけるモノユビキチン化(H2B−K120−ub)は転写後修飾の開始過程に不可欠であることが近年証明された(非特許文献11)。このような転写制御におけるヒストン修飾の重要性と一致して、ヒストンの修飾を導入/除去する、機能的に対立した酵素のどちらもDNA結合転写因子の転写共制御因子(co−regulator)として機能することが知られている(非特許文献12〜14)。   It is known that the chromatin structure is controlled by various modifications in histones, as well as rearrangement to promote transcription, ie, methylation of DNA using a number of non-histone proteins (Non-Patent Documents 1 to 4). 5). In such chemical modifications, post-translational modifications of histones have emerged as important determinants for chromatin reorganization, and the specific combination of reversible histone modifications is commonly referred to as the “histone code”. It is also known that it affects the active state of chromatin (Non-patent Document 6). Although this specific combination occurs epigenetically and is stable, some of these are temporarily reconstituted in response to extracellular state and cellular activity (Non-Patent Documents). 7-8). At the present stage, the effect of eight types of modification in chromatin rearrangement has been proven (Non-Patent Document 6). Among them, histone acetylation, methylation and ubiquitination at specific residues at the histone end are associated with gene expression control (Non-patent Documents 9 to 10). That is, the induction of gene expression in euchromatinization generally involves the fourth lysine residue (H3K4) and 36th lysine residue (H3K36) of histone H3 associated with hyperacetylation of histone H3. At the same time as methylation in In contrast, methylation of H3K9 and H3K27 triggers chromatin inactivation (heterochromatinization) following histone deacetylation. Dynamic and reversible histone methylation and acetylation in accordance with the initiation of transcription is also important in the transcription elongation process and the transcription termination process (Non-patent Document 8). Furthermore, in addition to these modifications, it has recently been proved that monoubiquitination (H2B-K120-ub) at the 120th lysine residue of histone H2B is essential for the initiation process of post-transcriptional modification (Non-patent Document 11). ). Consistent with the importance of histone modifications in such transcriptional regulation, both functionally opposed enzymes that introduce / remove histone modifications function as co-regulators for DNA-binding transcription factors. It is known to do (Non-Patent Documents 12 to 14).

しかしながら、基本的な転写に関連したヒストン修飾の分子レベルでの理解は不十分であり、特にH2B−K120−ubと他のヒストン修飾との分子的関連については明らかになっていなかった。   However, the understanding of histone modifications related to basic transcription at the molecular level is not sufficient, and in particular, the molecular relationship between H2B-K120-ub and other histone modifications has not been clarified.

一方、前述のようなヒストン修飾と同様に、タンパク質のO−結合型N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)化は可逆的な現象であることが知られている(非特許文献15〜16)。修飾反応は二つの酵素、O−結合型N−アセチルグルコサミン転移酵素(OGT)及びO−結合型N−アセチルグルコサミン化酵素(OGA)により触媒され、これらの修飾は細胞質タンパク質及び核タンパク質の両方において検出されている。N−アセチルグルコサミン部分はヘキソサミン生合成経路(HBP)によりサイトゾルにおいて生成されるUDP−GlcNAcから得られる。UDP−GlcNAcの最初の供給源が細胞外グルコースであるため、タンパク質のO−結合型N−アセチルグルコサミン化の程度は細胞外グルコース濃度及び細胞内のHBP活性と共に変動することも明らかとなっている。   On the other hand, it is known that the O-linked N-acetylglucosamine (GlcNAc) conversion of a protein is a reversible phenomenon as in the case of histone modification as described above (Non-Patent Documents 15 to 16). The modification reaction is catalyzed by two enzymes, O-linked N-acetylglucosaminyltransferase (OGT) and O-linked N-acetylglucosaminase (OGA), which are modified in both cytoplasmic and nucleoproteins. Has been detected. The N-acetylglucosamine moiety is derived from UDP-GlcNAc produced in the cytosol by the hexosamine biosynthetic pathway (HBP). Since the initial source of UDP-GlcNAc is extracellular glucose, it has also been shown that the degree of O-linked N-acetylglucosamination of proteins varies with extracellular glucose concentration and intracellular HBP activity. .

しかしながら、タンパク質に結合しているN−結合型ポリサッカライド鎖とは異なり、O−結合型N−アセチルグルコサミン部分の生理的な役割はほとんど知られていない。特に、エネルギー代謝(及びその異常)に関係するものとしてモノグリコシル化の重要性が示唆されているが(非特許文献17〜18)、精密な検出系がなかったため、未解決のままであった。特に、タンパク質のO−結合型N−アセチルグルコサミン化の質量分析測定はイオン化過程において構造が破壊されてしまうため阻まれていた(非特許文献19)。さらに、この修飾は低分子量及び中性電荷であり、ゲル電気泳動においてスモールシフトとなってしまうため、検出することが困難であった。そのため、特異的抗体による免疫検出以外に、本可逆的修飾を精密に評価する分析方法は存在しない(非特許文献20〜21)。しかしながら、抗体の特異的認識は結合したタンパク質の三次元構造に影響を受けるため、抗体を全てのO−結合型N−アセチルグルコサミン化タンパク質に対応して用いることはできなかった。それでもなお、近年の質量分析によるアプローチの改善に伴って、鍵となる細胞内イベントに関与しているモノグリコシル化タンパク質の機能的特性評価により、O−結合型N−アセチルグルコサミン化タンパク質の生理学的重要性が示されている。さらに本発明者は、H3K4メチル転移酵素であるMLL5がOGTの基質であることを見出し、これにより核タンパク質のO−結合型N−アセチルグルコサミン化が、クロマチンの再編成における生命維持に重要な修飾であるということを実証した(非特許文献22〜23)。   However, unlike N-linked polysaccharide chains that are bound to proteins, little is known about the physiological role of O-linked N-acetylglucosamine moieties. In particular, the importance of monoglycosylation has been suggested as related to energy metabolism (and its abnormalities) (Non-patent Documents 17 to 18), but it remained unresolved because there was no precise detection system. . In particular, mass spectrometric measurement of O-linked N-acetylglucosamine of proteins has been hindered because the structure is destroyed during the ionization process (Non-patent Document 19). Furthermore, this modification has a low molecular weight and a neutral charge, and is difficult to detect because it results in a small shift in gel electrophoresis. Therefore, there is no analytical method for precisely evaluating this reversible modification other than immunodetection using specific antibodies (Non-Patent Documents 20 to 21). However, since the specific recognition of the antibody is affected by the three-dimensional structure of the bound protein, the antibody could not be used corresponding to all O-linked N-acetylglucosamined proteins. Nonetheless, with the recent improvements in mass spectrometry approaches, the functional characterization of monoglycosylated proteins involved in key intracellular events has led to the physiological nature of O-linked N-acetylglucosamined proteins. The importance is shown. Furthermore, the present inventor has found that MLL5, an H3K4 methyltransferase, is a substrate for OGT, whereby O-linked N-acetylglucosamination of nucleoproteins is an important modification for life support in chromatin reorganization. (Non-Patent Documents 22 to 23).

このように、OGTがヒストン修飾酵素の糖修飾を介して転写制御に寄与していることは実証されているが、ヒストンと糖修飾(グリコシル化)との直接的な関連性は未だ明らかになっていなかった。また、O−結合型N−アセチルグルコサミン化は細胞外のグルコース濃度に依存するため、核内の糖修飾反応と糖尿病を始めとする代謝性疾患(メタボリックシンドローム)との関連性は、未だ明らかになっていなかった。   Thus, although it has been demonstrated that OGT contributes to transcriptional regulation through sugar modification of histone modifying enzymes, the direct relationship between histone and sugar modification (glycosylation) has not yet been clarified. It wasn't. In addition, since O-linked N-acetylglucosamine is dependent on extracellular glucose concentration, the relationship between the sugar modification reaction in the nucleus and metabolic diseases (metabolic syndrome) including diabetes is still clear. It wasn't.

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本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒストンタンパク質と糖修飾との直接的な関係を明らかにし、これによりヒストンタンパク質における糖修飾を検出することを可能とする方法を提供することにある。さらなる本発明の目的は、ヒストンタンパク質の糖修飾を検出することが可能な抗体を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and its purpose is to clarify the direct relationship between histone proteins and sugar modifications, thereby detecting sugar modifications in histone proteins. It is to provide a method that makes it possible. A further object of the present invention is to provide an antibody capable of detecting a sugar modification of a histone protein.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、核内においてヒストン(ヒストンH2B、ヒストンH2A、ヒストンH3、ヒストンH4)がグリコシル化(O−結合型N−アセチルグルコサミン化)されていること、特に、ヒストンH2BにおいてはN−アセチルグルコサミン化される部位が、91番目のセリン残基、112番目のセリン残基、及び123番目のセリン残基であることを見出した。さらに、本発明者らは、ヒストンH2Bのグリコシル化された部位に結合する抗体を作製し、当該グリコシル化の機序につき更に研究を重ねた結果、このグリコシル化がHBPを介した細胞外グルコース濃度に依存するものであり、このグリコシル化の亢進によって、ヒストンH2Bのユビキチン化やヒストンH3のメチル化が誘導され、ひいてはPGK1遺伝子等の転写を活性化させることをも見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have glycosylated histones (histone H2B, histone H2A, histone H3, histone H4) in the nucleus (O-linked N-acetylglucosamine). In particular, in histone H2B, it has been found that the sites to be N-acetylglucosamined are the 91st serine residue, the 112th serine residue, and the 123rd serine residue. Furthermore, the present inventors made an antibody that binds to the glycosylated site of histone H2B, and further studied the mechanism of the glycosylation. As a result, the glycosylation was caused by HBP-mediated extracellular glucose concentration. It is also found that this enhanced glycosylation induces ubiquitination of histone H2B and methylation of histone H3, and thus activates transcription of the PGK1 gene and the like, thereby completing the present invention. It came.

本発明は、より詳しくは、以下の発明を提供するものである。
(1)以下の(a)〜(b)の工程を含む、ヒストンタンパク質のグリコシル化を検出するための方法
(a)ヒストンタンパク質を含む試料を調製する工程
(b)前記試料において、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する工程。
(2)以下の(a)〜(b)の工程を含む、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出することを特徴とする、血清グルコース量を評価するための方法
(a)ヒストンタンパク質を含む試料を調製する工程
(b)前記試料において、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する工程。
(3)以下の(a)〜(b)の工程を含む、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出することを特徴とする、メタボリックシンドロームを検査するための方法
(a)ヒストンタンパク質を含む試料を調製する工程
(b)前記試料において、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する工程。
(4)以下の(a)〜(d)の工程を含む、メタボリックシンドロームに対する医薬品候補化合物をスクリーニングするための方法
(a)ヒストンタンパク質を含む試料を調製する工程
(b)前記試料に被験化合物を接触させる工程
(c)被験化合物を接触させた前記試料におけるグリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する工程
(d)被験化合物を接触させない場合と比較して、(c)で検出されたグリコシル化されたヒストンタンパク質の量を減少させる化合物を選択する工程。
(5)前記検出は、前記ヒストンタンパク質のグリコシル化された部位に結合する抗体を用いることを特徴とする、(1)〜(4)のうちのいずれかに記載の方法。
(6)前記グリコシル化がN−アセチルグルコサミン化である、(1)〜(5)のうちのいずれかに記載の方法。
(7)前記ヒストンタンパク質が、ヒストンH2A及びヒストンH2Bからなる群から選択される少なくとも一のタンパク質である、(1)〜(6)のうちのいずれかに記載の方法。
(8)前記ヒストンタンパク質がヒストンH2Bであり、前記部位が、91番目のセリン残基、112番目のセリン残基、及び123番目のセリン残基からなる群から選択される少なくとも一のセリン残基である、(1)〜(7)のうちのいずれかに記載の方法。
(9)前記グリコシル化がN−アセチルグルコサミン化であり、前記ヒストンタンパク質がヒストンH2Bであり、且つ前記部位が112番目のセリン残基である、(1)〜(8)のうちのいずれかに記載の方法。
(10)ヒストンタンパク質のグリコシル化された部位に結合する抗体。
(11)前記グリコシル化がN−アセチルグルコサミン化である、(10)に記載の抗体。
(12)前記ヒストンタンパク質が、ヒストンH2A及びヒストンH2Bからなる群から選択される少なくとも一のタンパク質である、(10)又は(11)に記載の抗体。
(13)前記ヒストンタンパク質がヒストンH2Bであり、前記部位が、91番目のセリン残基、112番目のセリン残基、及び123番目のセリン残基からなる群から選択される少なくとも一のセリン残基である、(10)〜(12)のうちのいずれかに記載の抗体。
(14)前記ヒストンタンパク質がヒストンH2Bであり、前記部位が112番目のセリン残基であり、且つ前記グリコシル化がN−アセチルグルコサミン化である、(10)〜(13)のうちのいずれかに記載の抗体。
(15)(10)〜(14)のうちのいずれかに記載の抗体を有効成分とする、ヒストンコアのグリコシル化を検出するための薬剤。
(16)(10)〜(14)のうちのいずれかに記載の抗体を有効成分とする、血清グルコース量を評価するための薬剤。
(17)(10)〜(14)のうちのいずれかに記載の抗体を有効成分とする、メタボリックシンドロームを検査するための薬剤。
More specifically, the present invention provides the following inventions.
(1) A method for detecting glycosylation of a histone protein comprising the following steps (a) to (b): (a) a step of preparing a sample containing a histone protein (b) Detecting a histone protein.
(2) A method for evaluating serum glucose level, comprising detecting a glycosylated histone protein, comprising the following steps (a) to (b): (a) a sample containing histone protein (B) detecting glycosylated histone protein in the sample.
(3) A method for examining metabolic syndrome, characterized by detecting glycosylated histone protein, comprising the following steps (a) to (b): (a) preparing a sample containing histone protein (B) detecting a glycosylated histone protein in the sample.
(4) A method for screening a drug candidate compound against metabolic syndrome, comprising the following steps (a) to (d): (a) a step of preparing a sample containing histone protein (b) a test compound in the sample (C) the step of detecting glycosylated histone protein in the sample contacted with the test compound (d) the glycosylated detected in (c) as compared with the case where the test compound is not contacted Selecting a compound that reduces the amount of histone protein.
(5) The method according to any one of (1) to (4), wherein the detection uses an antibody that binds to a glycosylated site of the histone protein.
(6) The method according to any one of (1) to (5), wherein the glycosylation is N-acetylglucosamine.
(7) The method according to any one of (1) to (6), wherein the histone protein is at least one protein selected from the group consisting of histone H2A and histone H2B.
(8) The histone protein is histone H2B, and the site is at least one serine residue selected from the group consisting of the 91st serine residue, the 112th serine residue, and the 123rd serine residue The method according to any one of (1) to (7).
(9) In any one of (1) to (8), the glycosylation is N-acetylglucosamine, the histone protein is histone H2B, and the site is the 112th serine residue. The method described.
(10) An antibody that binds to a glycosylated site of a histone protein.
(11) The antibody according to (10), wherein the glycosylation is N-acetylglucosamine.
(12) The antibody according to (10) or (11), wherein the histone protein is at least one protein selected from the group consisting of histone H2A and histone H2B.
(13) The histone protein is histone H2B, and the site is at least one serine residue selected from the group consisting of a 91st serine residue, a 112th serine residue, and a 123rd serine residue The antibody according to any one of (10) to (12).
(14) In any one of (10) to (13), the histone protein is histone H2B, the site is the 112th serine residue, and the glycosylation is N-acetylglucosamination. The antibody described.
(15) A drug for detecting glycosylation of a histone core, comprising the antibody according to any one of (10) to (14) as an active ingredient.
(16) A drug for evaluating serum glucose level, comprising the antibody according to any one of (10) to (14) as an active ingredient.
(17) A drug for examining metabolic syndrome, comprising the antibody according to any one of (10) to (14) as an active ingredient.

本発明において、ヒストンタンパク質がグリコシル化されること、および当該グリコシル化がされる部位が同定された。これによりヒストンタンパク質のグリコシル化を検出することが可能となり、ひいては、当該グリコシル化に関連する疾患の検査や治療薬の開発を行うことが可能となった。また、本発明の抗体の提供により、当該グリコシル化の検出や当該疾患の検査を簡便に行うことが可能となった。   In the present invention, the histone protein is glycosylated and the site where the glycosylation is performed has been identified. As a result, glycosylation of histone proteins can be detected, and as a result, it becomes possible to examine diseases related to the glycosylation and develop therapeutic drugs. In addition, the provision of the antibody of the present invention makes it possible to easily detect the glycosylation and examine the disease.

HelaS3細胞由来クロマチンからのN−アセチルグルコサミン化糖タンパク質の精製スキーム、並びに、1g/L(Low)グルコース含有DMEM及び4.5g/L(High)グルコース含有DMEMにおいて培養したHeLaS3細胞におけるO−結合型N−アセチルグルコサミン量をウェスタンブロッティング(WB)により分析した結果を示す概略図である。Purification scheme of N-acetylglucosamined glycoprotein from Hela S3 cell-derived chromatin and O-linked type in HeLa S3 cells cultured in DMEM containing 1 g / L (Low) glucose and DMEM containing 4.5 g / L (High) glucose It is the schematic which shows the result of having analyzed the amount of N-acetylglucosamine by Western blotting (WB). WGAレクチン及びα−O−結合型N−アセチルグルコサミン(α−GlcNAc、RL2)抗体を用いた精製の結果を示す、銀染色を施したゲルの写真である。なお図中、「In」はクロマチン抽出物を示し、WGAの「E」はWGAレクチンアガロースカラムからの溶出画分を示し、WGAの「R」はWGAレクチンアガロースカラムの残留画分を示す。また、IgG1はα−GlcNAcに対する陰性対照であり、IgG1及びα−GlcNAcにおける♯1、♯2、及び♯3は、各々各抗体を用いて精製した際の1回目(GlcNAc−O−Serと共に溶出)、2回目(GlcNAc−O−Serと共に溶出)、及び3回目(酸性条件で溶出)の溶出画分を示す。It is the photograph of the gel which gave the silver stain which shows the result of the refinement | purification using a WGA lectin and (alpha) -O-linked N-acetylglucosamine ((alpha) -GlcNAc, RL2) antibody. In the figure, “In” indicates a chromatin extract, “E” of WGA indicates an eluted fraction from the WGA lectin agarose column, and “R” of WGA indicates a residual fraction of the WGA lectin agarose column. In addition, IgG1 is a negative control for α-GlcNAc, and # 1, # 2, and # 3 in IgG1 and α-GlcNAc are the first time when purified with each antibody (eluted with GlcNAc-O-Ser). ) The elution fractions for the second time (eluted with GlcNAc-O-Ser) and the third time (eluted under acidic conditions) are shown. 精製されたO−結合型N−アセチルグルコサミン糖タンパク質をDAVIDバイオインフォマティクスデータベースを用いて機能別に分類した結果を示す円グラフである。It is a pie chart which shows the result of having classified the refined O-linked N-acetylglucosamine glycoprotein according to function using DAVID bioinformatics database. 精製されたO−結合型N−アセチルグルコサミン糖タンパク質をウェスタンブロッティングにより分析した結果を示す写真である。It is a photograph which shows the result of having analyzed the refined O-linked N-acetylglucosamine glycoprotein by Western blotting. 組み換えOGTタンパク質(rec.OGT)精製の結果を示す、CBB染色を施したゲルの写真である。図5中、矢印はOGTタンパク質を指し示す。It is a photograph of the gel which performed CBB dyeing | staining which shows the result of recombinant OGT protein (rec.OGT) refinement | purification. In FIG. 5, the arrow indicates the OGT protein. 組み換えヒストンタンパク質を用いたインビトロOGT分析の結果を示す写真である。図6中の上段は、UDP−[H−]GlcNAc及び組み換えOGTによって放射性標識化(N−アセチルグルコサミン化)された各組み換えヒストンタンパク質を検出したオートラジオグラフィー(Auto)を示し、下段は各組み換えヒストンタンパク質を検出した、CBB染色が施されたゲルの写真(CBB)を示す。It is a photograph which shows the result of the in vitro OGT analysis using recombinant histone protein. The upper row in FIG. 6 shows autoradiography (Auto) in which each recombinant histone protein radiolabeled (N-acetylglucosamined) with UDP- [ 3 H-] GlcNAc and recombinant OGT was detected, and the lower row shows each The photograph (CBB) of the gel with which CBB staining was performed which detected the recombinant histone protein is shown. 組み換えMLL5タンパク質を用いたインビトロOGT分析の結果を示す写真である。図7中の左側は、UDP−[H−]GlcNAc及び組み換えOGTによって放射性標識化(N−アセチルグルコサミン化)されたMLL5を検出したオートラジオグラフィー(Auto)を示し、右側はMLL5を検出した、CBB染色が施されたゲルの写真(CBB)を示す。It is a photograph which shows the result of the in vitro OGT analysis using recombinant MLL5 protein. The left side in FIG. 7 shows autoradiography (Auto) detecting MLL5 radiolabeled (N-acetylglucosamined) with UDP- [ 3 H-] GlcNAc and recombinant OGT, and the right side detected MLL5. The photograph (CBB) of the gel to which CBB dyeing was given is shown. インビトロにおいて再構成したヒストン8量体を用いたインビトロOGT分析の結果を示す写真である。図6中の上段は、UDP−[H−]GlcNAc及び組み換えOGT(rec.OGT)によって放射性標識化(N−アセチルグルコサミン化)された組み換えヒストンH2Bを検出したオートラジオグラフィー(Auto)を示し、下段は各組み換えヒストンタンパク質を検出した、CBB染色が施されたゲルの写真(CBB)を示す。It is a photograph which shows the result of the in vitro OGT analysis using the histone octamer reconstituted in vitro. The upper row in FIG. 6 shows autoradiography (Auto) in which recombinant histone H2B radiolabeled (N-acetylglucosamined) with UDP- [ 3 H-] GlcNAc and recombinant OGT (rec. OGT) was detected. The lower row shows a photograph (CBB) of a gel subjected to CBB staining in which each recombinant histone protein was detected. Hela細胞(Human)及びショウジョウバエ(Fly)由来のヒストン8量体のN−アセチルグルコサミン化のインビトロOGT分析の結果を示す写真である。図9中の上段は、UDP−[H−]GlcNAc及び組み換えOGTによって放射性標識化(N−アセチルグルコサミン化)された組み換えヒストンH2Bを検出したオートラジオグラフィー(Auto)を示し、下段は各組み換えヒストンタンパク質を検出した、CBB染色が施されたゲルの写真(CBB)を示す。It is a photograph which shows the result of the in vitro OGT analysis of N-acetylglucosamination of the histone octamer derived from Hela cells (Human) and Drosophila (Fly). The upper row in FIG. 9 shows autoradiography (Auto) in which recombinant histone H2B detected by radiolabeling (N-acetylglucosamine) with UDP- [ 3 H-] GlcNAc and recombinant OGT is detected, and the lower row shows each recombination. The photograph (CBB) of the gel which performed the CBB dyeing | staining which detected the histone protein is shown. インビトロでN−アセチルグルコサミン化したヒストン8量体(0.5μg)をトリプシンで消化し、WGAレクチン結合磁性ビーズである程度濃縮して、上清(第一及び第三カラム)及び溶出液(第二及び第四カラム)をLC−ETD−MS/MSに供した、ヒストン8量体におけるO−結合型N−アセチルグルコサミンの識別過程の概略図である。In vitro N-acetylglucosamined histone octamer (0.5 μg) is digested with trypsin, concentrated to some extent with WGA lectin-conjugated magnetic beads, supernatant (first and third columns) and eluate (second And the fourth column) was subjected to LC-ETD-MS / MS and is a schematic view of the identification process of O-linked N-acetylglucosamine in a histone octamer. N−アセチルグルコサミン化ペプチドのETD−MS/MSスキャン(2349.43m/z)の結果を示す、スペクトル図である。なお、図中に示したアミノ酸の番号は最初のメチオニンから数えたアミノ酸の番号である。It is a spectrum figure which shows the result of the ETD-MS / MS scan (2349.43 m / z) of N-acetylglucosamine peptide. The amino acid numbers shown in the figure are the amino acid numbers counted from the first methionine. N−アセチルグルコサミン化ペプチドのETD−MS/MSスキャン(m/z731.6080(3+))の結果、すなわちモノGlcNAcが91番目のセリンを介して結合しているH2Bの78〜94アミノ酸からなるペプチドを示すスペクトル図である。なお、図中に示したアミノ酸の番号は最初のメチオニンから数えたアミノ酸の番号である。Results of ETD-MS / MS scan (m / z 731.6080 (3+)) of N-acetylglucosamined peptide, that is, peptide consisting of 78 to 94 amino acids of H2B to which mono GlcNAc is bound via the 91st serine FIG. The amino acid numbers shown in the figure are the amino acid numbers counted from the first methionine. N−アセチルグルコサミン化ペプチドのETD−MS/MSスキャン(m/z588.0620(4+))の結果、すなわちモノGlcNAcが112番目のセリンを介して結合しているH2Bの95〜114アミノ酸からなるペプチドを示すスペクトル図である。なお、図中に示したアミノ酸の番号は最初のメチオニンから数えたアミノ酸の番号である。Results of ETD-MS / MS scan (m / z 588.620 (4+)) of N-acetylglucosamined peptide, that is, peptide consisting of 95 to 114 amino acids of H2B to which mono GlcNAc is bound via the 112th serine FIG. The amino acid numbers shown in the figure are the amino acid numbers counted from the first methionine. N−アセチルグルコサミン化ペプチドのETD−MS/MSスキャン(m/z491.9090(3+))の結果、すなわちモノGlcNAcが123番目のセリンを介して結合しているH2Bの115〜126アミノ酸からなるペプチドを示すスペクトル図である。なお、図中に示したアミノ酸の番号は最初のメチオニンから数えたアミノ酸の番号である。Results of ETD-MS / MS scan (m / z 491.9090 (3+)) of N-acetylglucosamined peptide, that is, peptide consisting of 115 to 126 amino acids of H2B in which mono GlcNAc is bound via the 123rd serine FIG. The amino acid numbers shown in the figure are the amino acid numbers counted from the first methionine. インビトロN−アセチルグルコサミン化H2Bの定量的TOF−MS分析の結果を示すスペクトル図である。It is a spectrum figure which shows the result of the quantitative TOF-MS analysis of in vitro N-acetylglucosamined H2B. 表1に記載のH2Bペプチドライブラリーを用いたO−結合型N−アセチルグルコサミンサイトのスキャン結果を示す。なお、図16中上段は、H2Bペプチドにおける位置を示しており、下段において、縦軸は類似するAla変異体(mutant)のコントロールペプチドを基準として標準化した量を示す。The scan result of the O-linked N-acetylglucosamine site using the H2B peptide library described in Table 1 is shown. In addition, the upper part in FIG. 16 shows the position in the H2B peptide, and in the lower part, the vertical axis shows the amount normalized with respect to the control peptide of a similar Ala mutant (mutant). インビトロN−アセチルグルコサミン化H2B部分ペプチド(101〜115アミノ酸)の定量的TOF−MS分析の結果を示すスペクトル図である。It is a spectrum figure which shows the result of the quantitative TOF-MS analysis of in vitro N-acetylglucosamined H2B partial peptide (101-115 amino acids). インビトロN−アセチルグルコサミン化H2B部分ペプチド(111〜125アミノ酸)の定量的TOF−MS分析の結果を示すスペクトル図である。It is a spectrum figure which shows the result of the quantitative TOF-MS analysis of in vitro N-acetylglucosamined H2B partial peptide (111-125 amino acids). インビボOGT分析に用いた組み換えH2B変異体を示す図である。It is a figure which shows the recombinant H2B variant used for the in-vivo OGT analysis. N末端尾部(N−terminal tail)が欠損しているアフリカツメガエル由来のH2B組み換え欠失体(H2B△(デルタ)N)を用いたインビボOGT分析の結果を示す。図20中の上段は、UDP−[H−]GlcNAc及び組み換えOGTによって放射性標識化(N−アセチルグルコサミン化)された各ヒストンH2Bを検出したオートラジオグラフィー(Auto)を示し、下段は各ヒストンH2Bを検出した、CBB染色が施されたゲルの写真(CBB)を示す。The result of the in-vivo OGT analysis using the Xenopus H2B recombination deletion (H2B (delta) N) from which the N-terminal tail (N-terminal tail) is deleted is shown. The upper part in FIG. 20 shows autoradiography (Auto) in which each histone H2B detected by radiolabeling (N-acetylglucosamine) with UDP- [ 3 H-] GlcNAc and recombinant OGT is detected, and the lower part shows each histone. The photograph (CBB) of the gel which performed CBB dyeing | staining which detected H2B is shown. セリン/スレオニンをアラニンに置換したヒト由来のH2B組み換え変異体を用いたインビボOGT分析の結果を示す。図21中の上段は、UDP−[H−]GlcNAc及び組み換えOGTによって放射性標識化(N−アセチルグルコサミン化)された各ヒストンH2Bを検出したオートラジオグラフィー(Auto)を示し、下段は各ヒストンH2Bを検出した、CBB染色が施されたゲルの写真(CBB)を示す。The result of the in vivo OGT analysis using the human-derived H2B recombinant mutant which substituted serine / threonine with the alanine is shown. 21 shows autoradiography (Auto) in which each histone H2B detected by radiolabeling (N-acetylglucosamination) with UDP- [ 3 H-] GlcNAc and recombinant OGT is detected. The photograph (CBB) of the gel which performed CBB dyeing | staining which detected H2B is shown. セリン/スレオニンをアラニンに置換したヒト由来のH2B組み換え変異体を用いたを用いたインビボOGT分析の結果を示す。図22中の上段は、UDP−[H−]GlcNAc及び組み換えOGTによって放射性標識化(N−アセチルグルコサミン化)された各ヒストンH2Bを検出したオートラジオグラフィー(Auto)を示し、下段は各ヒストンH2Bを検出した、CBB染色が施されたゲルの写真(CBB)を示す。The result of the in vivo OGT analysis using the human-derived H2B recombinant mutant which substituted serine / threonine with alanine is shown. The upper row in FIG. 22 shows autoradiography (Auto) in which each histone H2B detected by radiolabeling (N-acetylglucosamine) with UDP- [ 3 H-] GlcNAc and recombinant OGT is detected, and the lower row shows each histone. The photograph (CBB) of the gel which performed CBB dyeing | staining which detected H2B is shown. H2BのC末端のαへリックス(αC)のアミノ酸配列を比較した結果を示す図である。図23中、黒色でラベルした「S」(112番目及び123番目のセリン残基)はN−アセチルグルコサミン化サイトを示し、ラベルした「K」(120番目のリシン残基)はユビキチン化サイトを示す。It is a figure which shows the result of having compared the amino acid sequence of (alpha) helix ((alpha) C) of C terminal of H2B. In FIG. 23, “S” (the 112th and 123rd serine residues) labeled in black indicates an N-acetylglucosamination site, and the labeled “K” (the 120th lysine residue) indicates a ubiquitination site. Show. ヌクレオソームにおけるH2BのO−結合型N−アセチルグルコサミンサイト及びユビキチン化サイトの位置を示すヌクレオソームの構造図である。なお図24中の白色のリボンはαCへリックスを示す。FIG. 2 is a structural diagram of a nucleosome showing the positions of H2B O-linked N-acetylglucosamine sites and ubiquitination sites in the nucleosome. In addition, the white ribbon in FIG. 24 shows αC helix. 抗原として用いた、112番目のセリンがN−アセチルグルコサミンされたヒストンH2Bの部分ペプチド(配列番号3に記載のアミノ酸配列からなるペプチド)を示す図である。It is a figure which shows the partial peptide (peptide which consists of an amino acid sequence of sequence number 3) of the histone H2B by which N-acetylglucosamine of 112th serine was used as an antigen. ELISAによる、α−H2B−S112−GlcNAc抗体(抗ヒストンH2B Ser112 GlcNAc 抗体)の評価の結果を示すグラフである。なお、陰性対照にはN−アセチルグルコサミン化されていないヒストンH2Bの部分ペプチド(CKHAVSEGTK)を用いた。It is a graph which shows the result of evaluation of (alpha) -H2B-S112-GlcNAc antibody (anti-histone H2B Ser112 GlcNAc antibody) by ELISA. As a negative control, a partial peptide of histone H2B (CKHAVSEGTK) that was not N-acetylglucosamined was used. インビトロでN−アセチルグルコサミン化したヒストンH2B及びヒストンH2A(各々0.5μg)を用いたウェスタンブロッティング解析による結果を示す写真である。It is a photograph which shows the result by the western blotting analysis using histone H2B and histone H2A (each 0.5 microgram) which carried out N-acetylglucosamine in vitro. HeLa細胞に由来するクロマチン抽出物についてα−H2B−S112−GlcNAc抗体を用いたウェスタンブロッティング解析による結果を示す写真である。矢印はヒストンH2Bタンパク質を示し、アスタリスクは非特異的バンドを示す。It is a photograph which shows the result by the Western blotting analysis which used (alpha) -H2B-S112-GlcNAc antibody about the chromatin extract derived from a HeLa cell. The arrow indicates the histone H2B protein and the asterisk indicates a non-specific band. グルコース刺激後のヒストンH2BにおけるO−結合型N−アセチルグルコサミン化及びユビキチン化の経時変化をウェスタンブロッティングにより分析した結果を示す写真である。It is a photograph which shows the result of having analyzed the time-dependent change of O-linked N-acetylglucosamination and ubiquitination in histone H2B after glucose stimulation by Western blotting. グルコース刺激後のヒストンH2BにおけるO−結合型N−アセチルグルコサミン化及びユビキチン化の経時変化を解析した結果を示すグラフである。なお、ウェスタンブロッティングのバンドの強度はImageJプログラムにより定量した。It is a graph which shows the result of having analyzed the time-dependent change of O-linked N-acetylglucosamination and ubiquitination in histone H2B after glucose stimulation. In addition, the intensity | strength of the band of a western blotting was quantified by the ImageJ program. OGTに対するshRNA(shOGT)の配列、及び組み換えレトロウィルスの構造、並びに組み換えレトロウィルスの感染及び選択を示す、概略図である。1 is a schematic diagram showing the sequence of shRNA against OGT (shOGT) and the structure of the recombinant retrovirus, as well as infection and selection of the recombinant retrovirus. shRNAによるOGTノックダウンの効率をウェスタンブロッティングによって分析した結果を示す写真である。なお、陰性対照としてルシフェラーゼに対するshRNA(shLuc)を用いた。It is a photograph which shows the result of having analyzed the efficiency of OGT knockdown by shRNA by Western blotting. As a negative control, shRNA (shLuc) for luciferase was used. H2BのN−アセチルグルコサミン化のグルコース依存性アップレギュレーションに対する、OGTノックダウンの影響をウェスタンブロッティングにより分析した結果を示す写真である。It is a photograph which shows the result of having analyzed the influence of OGT knockdown with respect to the glucose dependence up-regulation of N-acetylglucosamine of H2B by Western blotting. HeLa細胞におけるH2BのN−アセチルグルコサミン化及びユビキチン化のグルコース依存性アップレギュレーションに対する、OGTノックダウンの影響をウェスタンブロッティングにより分析した結果を示す写真である。It is a photograph which shows the result of having analyzed the influence of OGT knockdown with respect to the glucose dependence up-regulation of N-acetylglucosamination and ubiquitination of H2B in HeLa cell by Western blotting. グルコース非含有(Cont.)、1mM ピルビン酸(Pyr)、10mM GlcNAc、若しくは4.5g/L−グルコース(Glc)含有DMEM、又は4.5g/L−グルコース(Glc)含有DMEM及び/又はHBP阻害剤(6−diazo−5−oxo−L−norleucine(100M、DON)若しくはazaserine(100M、AZA))含有DMEMを用いて培養したHeLa細胞におけるH2BのO−結合型N−アセチルグルコサミン量をウェスタンブロッティングにより分析した結果を示す写真である。Glucose-free (Cont.), 1 mM pyruvate (Pyr), 10 mM GlcNAc, or 4.5 g / L-glucose (Glc) -containing DMEM, or 4.5 g / L-glucose (Glc) -containing DMEM and / or HBP inhibition Western blotting of O2-linked N-acetylglucosamine amount of H2B in HeLa cells cultured with an agent (6-diazo-5-oxo-L-norleucine (100M, DON) or azaserine (100M, AZA)) It is a photograph which shows the result analyzed by this. HeLa細胞におけるH2BのN−アセチルグルコサミン化及びユビキチン化のグルコース依存性アップレギュレーションに対する、H2BのAA変異(N−アセチルグルコサミン化に必須のアミノ酸(S112及びT122)をアラニンに置換したヒストンH2B)をウェスタンブロッティングにより分析した結果を示す写真である。Western H2B AA mutation (histone H2B in which amino acids (S112 and T122) essential for N-acetylglucosamination are substituted with alanine) for glucose-dependent up-regulation of H2B N-acetylglucosamination and ubiquitination in HeLa cells It is a photograph which shows the result analyzed by blotting. ヒストンH2B(WT)又はH2BのAA変異と、BRE1Aとの相互作用を共免疫沈降法及びウェスタンブロッティングにより分析した結果を示す写真である。It is a photograph which shows the result of having analyzed the interaction between histone H2B (WT) or H2B AA mutation and BRE1A by co-immunoprecipitation and Western blotting. ヒストンH2B(WT)とBRE1Aとのグルコース依存的な相互作用を共免疫沈降法及びウェスタンブロッティングにより分析した結果を示す写真である。なお、図中「cont.」はグルコース枯渇条件下での結果を示し、「Glc」はグルコース添加条件下での結果を示す。It is a photograph which shows the result of having analyzed the glucose dependent interaction of histone H2B (WT) and BRE1A by the co-immunoprecipitation method and the western blotting. In the figure, “ cont. ” Indicates the results under glucose depletion conditions, and “ Glc ” indicates the results under glucose addition conditions. 組み換えユビキチンリガーゼ(rec.E1、rec.RAD6A、rec.BRE1A/1B 複合体)の精製の結果を示す、CBB染色が施されたゲルの写真を示す。矢印は各々所望の組み換えユビキチンリガーゼを指し示す。The photograph of the gel with which CBB dyeing which shows the result of the refinement | purification of recombinant ubiquitin ligase (rec.E1, rec.RAD6A, rec.BRE1A / 1B complex) was performed is shown. Each arrow points to the desired recombinant ubiquitin ligase. H2Bと、組み換えE1−RAD6A−BRE1A/1Bユビキチンリガーゼとを用いたインビトロユビキチン化アッセイをウェスタンブロッティングにより分析した結果を示す写真(中段及び下段)、並びにそれを数値化したグラフ(上段)を示す。The photograph (middle stage and lower stage) which shows the result of having analyzed the in vitro ubiquitination assay using H2B and recombinant E1-RAD6A-BRE1A / 1B ubiquitin ligase by Western blotting, and the graph (upper stage) which digitized it are shown. N−アセチルグルコサミン化H2Bを用いたインビトロユビキチン化アッセイを、α−H2B−K120−ub及びα−H2B抗体を用いたウェスタンブロッティングにより分析した結果を示す写真(中段及び下段)、並びにそれを数値化したグラフ(上段)を示す。Photographs (middle and lower panels) showing the results of analyzing in vitro ubiquitination assay using N-acetylglucosamined H2B by Western blotting using α-H2B-K120-ub and α-H2B antibodies, and quantifying it The graph (upper row) is shown. sxc/ogtの機能欠失型変異型を有する系統のハエ(sxc)又は野生型ハエ(+/+)と、In(1)Wm4h系統のハエとを交配させ、PEV(班入り位置効果)におけるヒストン修飾を、交配で得られた子孫の眼の色の領域によって解析した結果を示す、ハエの複眼の写真である。A strain having a sxc / ogt loss of function mutant (sxc 1 ) or a wild-type fly (+ / +) is crossed with a fly of the In (1) W m4h strain and PEV (group position effect) ) Is a photograph of a fly compound eye showing the result of analyzing the histone modification by the color region of the offspring eye obtained by mating. 図42に示した各ハエの複眼における波長480nmにおける吸光度(OD)を測定した結果を示すグラフである。なお、3回の独立した測定によって得られた平均値を標準誤差とともに示す。It is a graph which shows the result of having measured the light absorbency (OD) in wavelength 480nm in the compound eye of each fly shown in FIG. In addition, the average value obtained by three independent measurements is shown with a standard error. ハエの野生型多糸染色体を、DAPI、α−H2B−S112−GlcNAc抗体、又はα−H3K4me2抗体(抗ヒストンH3の4番目のジメチル化リシン抗体)により免疫染色した結果を示す顕微鏡写真である。図中緑色に発光している部分はα−H2B−S112−GlcNAc抗体により染色された部分を示し、図中赤色に発光している部分はα−H3K4me2抗体により染色された部分を示し、図中青色に発光している部分はDAPIにより染色された部分を示す。また「Merge」はこれら染色写真を重ね合わせたものである。なお、ヒストンH3の4番目のジメチル化リシンは転写活性型クロマチン領域のマーカーであり、DAPIはDNAを染色する。It is a microscope picture which shows the result of having immunostained the wild-type multifilament chromosome of a fly by DAPI, (alpha) -H2B-S112-GlcNAc antibody, or (alpha) -H3K4me2 antibody (the 4th dimethylated lysine antibody of anti-histone H3). In the figure, the green light-emitting part indicates the part stained with the α-H2B-S112-GlcNAc antibody, and the red light-emitting part indicates the part stained with the α-H3K4me2 antibody. A portion emitting blue light indicates a portion stained with DAPI. “Merge” is a superposition of these stained photographs. Note that the fourth dimethylated lysine of histone H3 is a marker for the transcriptionally active chromatin region, and DAPI stains DNA. 図44に示したハエの野生型多糸染色体の一部を拡大して観察した結果を示す顕微鏡写真である。また「Merge[DAPI(−)]」は、α−H2B−S112−GlcNAc抗体による免疫染色の写真と、α−H3K4me2抗体による免疫染色の写真とを重ね合わせたものである。Fig. 45 is a photomicrograph showing the result of magnifying and observing a part of the wild-type multifilament chromosome of the fly shown in Fig. 44. “Merge [DAPI (−)]” is a superposition of a photograph of immunostaining with α-H2B-S112-GlcNAc antibody and a photograph of immunostaining with α-H3K4me2 antibody. ハエの野生型多糸染色体を、DAPI、α−H2B−S112−GlcNAc抗体、又はα−H3K9me2抗体(抗ヒストンH3の9番目のジメチル化リシン抗体)により免疫染色した結果を示す顕微鏡写真である。図中緑色に発光している部分はα−H2B−S112−GlcNAc抗体により染色された部分を示し、図中赤色に発光している部分はα−H3K9me2抗体により染色された部分を示し、図中青色に発光している部分はDAPIにより染色された部分を示す。また「Merge」はこれら染色写真を重ね合わせたものである。なお、ヒストンH3の9番目のジメチル化リシンは転写抑制型クロマチン領域のマーカーであり、DAPIはDNAを染色する。It is a microscope picture which shows the result of having immunostained the wild type polytene chromosome of a fly by DAPI, (alpha) -H2B-S112-GlcNAc antibody, or (alpha) -H3K9me2 antibody (the 9th dimethylated lysine antibody of anti-histone H3). In the figure, the green light emitting part shows the part stained with the α-H2B-S112-GlcNAc antibody, and the red light emitting part shows the part stained with the α-H3K9me2 antibody. A portion emitting blue light indicates a portion stained with DAPI. “Merge” is a superposition of these stained photographs. Note that the 9th dimethylated lysine of histone H3 is a marker of the transcription repressing chromatin region, and DAPI stains DNA. 図46に示したハエの野生型多糸染色体の一部を拡大して観察した結果を示す顕微鏡写真である。また「Merge[DAPI(−)]」は、α−H2B−S112−GlcNAc抗体による免疫染色の写真と、α−H3K9me2抗体による免疫染色の写真とを重ね合わせたものである。It is a microscope picture which shows the result of having expanded and observed a part of wild type multifilament chromosome of the fly shown in FIG. “Merge [DAPI (−)]” is a superposition of a photograph of immunostaining with α-H2B-S112-GlcNAc antibody and a photograph of immunostaining with α-H3K9me2 antibody. DAPI又はα−H2B−S112−GlcNAc抗体を用いた免疫染色によるN−アセチルグルコサミン化H2Bの細胞内分布の解析結果を示す顕微鏡写真である。「Merge」はDAPIによる染色写真とα−H2B−S112−GlcNAc抗体による染色写真とを重ね合わせたものである。It is a microscope picture which shows the analysis result of the intracellular distribution of N-acetylglucosaminated H2B by the immuno-staining using DAPI or (alpha) -H2B-S112-GlcNAc antibody. “Merge” is a superposition of a photograph stained with DAPI and a photograph photographed with the α-H2B-S112-GlcNAc antibody. N−アセチルグルコサミン化H2Bサイトのゲノムワイド分布解析の結果を示す円グラフである。It is a pie chart which shows the result of the genome wide distribution analysis of N-acetylglucosamined H2B site. HeLa細胞から得た全RNAを用いてマイクロアレイにより解析した、N−アセチルグルコサミン化H2Bサイトと各遺伝子における転写活性との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the transcriptional activity in an N-acetylglucosaminated H2B site | part analyzed by the microarray using the total RNA obtained from HeLa cell, and each gene. TSS(転写開始位置)及びTTS(転写終了位置)の近傍、又はChIP領域の遺伝子全体における平均プロファイルを示すグラフである。It is a graph which shows the average profile in the vicinity of TSS (transcription start position) and TTS (transcription end position), or the whole gene of ChIP region. H2BのN−アセチルグルコサミン化サイトにおける転写因子(HNF4)結合部位を示す図である。なお、表記はTRANSFACライブラリによる。It is a figure which shows the transcription factor (HNF4) binding site in the N-acetylglucosamination site of H2B. The notation is based on the TRANSFAC library. H2BのN−アセチルグルコサミン化サイトにおける転写因子(COUPTF)結合部位を示す図である。なお、表記はTRANSFACライブラリによる。It is a figure which shows the transcription factor (COUPTF) binding site in the N-acetylglucosamination site of H2B. The notation is based on the TRANSFAC library. グルコース応答性遺伝子であるPGK1のプロモーター領域を用いたChIP−seq及びqPCRによる解析結果を示すグラフである。なお、図中上部にはPGK1のプロモーター領域、及び解析に用いたプライマーセットの位置を示した。また、ChIP(クロマチン免疫沈降法)は、α−H2B−S112−GlcNAc抗体、α−H3K4me3抗体(抗ヒストンH34番目のトリメチル化リシン抗体)、α−H2BK120Ub抗体、及びα−AcH3抗体(抗アセチル化ヒストンH3抗体)、並びにα−H2B抗体及びα−H3抗体を用いて行った。図中各グラフの縦軸は、各領域のヒストンH2B又はヒストンH3におけるグリコシル化、ユビキチン化、又はアセチル化されているヒストンタンパク質の割合を示す。また、図中黒い棒グラフはグルコース刺激後(Glc)の各ヒストン修飾の割合を示し、白い棒グラフはグルコース刺激前(Cont.)の各ヒストン修飾の割合を示す。It is a graph which shows the analysis result by ChIP-seq and qPCR using the promoter region of PGK1 which is a glucose responsive gene. In the upper part of the figure, the promoter region of PGK1 and the position of the primer set used for the analysis are shown. In addition, ChIP (chromatin immunoprecipitation) is performed using α-H2B-S112-GlcNAc antibody, α-H3K4me3 antibody (anti-histone H34th trimethylated lysine antibody), α-H2BK120Ub antibody, and α-AcH3 antibody (anti-acetylated). Histone H3 antibody), and α-H2B and α-H3 antibodies. The vertical axis | shaft of each graph in the figure shows the ratio of the histone protein which is glycosylated, ubiquitinated, or acetylated in histone H2B or histone H3 in each region. In the figure, the black bar graph shows the ratio of each histone modification after glucose stimulation (Glc), and the white bar graph shows the ratio of each histone modification before glucose stimulation (Cont.). O−GlcNAcシグナル伝達過程における、N−アセチルグルコサミン化H2Bの機能についての概略図である。グルコースは解糖経路から分岐したHBP(ヘキサミン生合成経路)によってUDP−GlcNAcに代謝される。OGT活性はUDP−GlcNAcの細胞内濃度に依存しているため、H2BのO−GlcNAc修飾の程度は細胞外グルコースを反映している。N−アセチルグルコサミン化H2Bは、隣接したアミノ酸残基120番目のリシンのユビキチン化を行うBRE1複合体の標的となる。112番目のセリンのO−GlcNAc修飾と120番目のリシンのユビキチン化との間の、H2BのC末端のαへリックスにおいて同時に生じる活性化は、転写開始に必要なH3K4メチル化といった連続的な修飾反応の引き金となる。これらシグナル伝達過程の概念を図示した。It is the schematic about the function of N-acetylglucosaminated H2B in an O-GlcNAc signal transduction process. Glucose is metabolized to UDP-GlcNAc by HBP (hexamine biosynthetic pathway) branched from the glycolytic pathway. Since OGT activity depends on the intracellular concentration of UDP-GlcNAc, the degree of O-GlcNAc modification of H2B reflects extracellular glucose. N-acetylglucosamined H2B is a target of the BRE1 complex that ubiquitinates lysine at the 120th amino acid residue adjacent to it. The simultaneous activation in the C-terminal α-helix of H2B between the O-GlcNAc modification of the 112th serine and the ubiquitination of the 120th lysine is a sequential modification such as H3K4 methylation required for transcription initiation. Trigger the reaction. The concept of these signal transduction processes is illustrated.

<ヒストンタンパク質のグリコシル化を検出するための方法>
本発明のヒストンタンパク質のグリコシル化を検出するための方法は、以下の(a)〜(b)の工程を含む、
(a)ヒストンタンパク質を含む試料を調製する工程
(b)前記試料において、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する工程
方法である。
<Method for detecting glycosylation of histone protein>
The method for detecting glycosylation of the histone protein of the present invention comprises the following steps (a) to (b):
(A) A step of preparing a sample containing a histone protein (b) A method of detecting a glycosylated histone protein in the sample.

本発明において「ヒストンタンパク質」とは、クロマチンの基本単位であるヌクレオソームを構成するコアヒストンタンパク質(H2A、H2B、H3、H4)及びリンカーヒストンタンパク質(H1)のことをいう。本発明におけるヒストンタンパク質にはこれらのバリアント、例えばH2AX、H2AZも含まれる。   In the present invention, the “histone protein” refers to a core histone protein (H2A, H2B, H3, H4) and a linker histone protein (H1) constituting a nucleosome that is a basic unit of chromatin. The histone protein in the present invention includes these variants, such as H2AX and H2AZ.

本発明における「グリコシル化」とは、ヒストンに対する糖鎖修飾のことをいう。糖鎖を構成する糖の種類は特に限定されることなく、例えば、グルコース、ガラクトース、マンノース、フコース、N−アセチルグルコサミン、N−アセチルガラクトサミン、N−アセチルノイラミン酸、キシロースが挙げられる。また、修飾は特に限定されることなく、例えば、ヒストン中のセリン又はスレオニン残基に糖鎖を付加するO結合型グリコシル化、およびヒストン中のアスパラギン残基に糖鎖を付加するN結合型グリコシル化が挙げられる。   “Glycosylation” in the present invention refers to glycosylation on histones. The type of sugar constituting the sugar chain is not particularly limited, and examples thereof include glucose, galactose, mannose, fucose, N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine, N-acetylneuraminic acid, and xylose. The modification is not particularly limited, and for example, O-linked glycosylation for adding a sugar chain to a serine or threonine residue in histone, and N-linked glycosyl to add a sugar chain to an asparagine residue in histone Can be mentioned.

また、本発明において用いられる「試料」としては特に制限されることなく、例えば、細胞、組織、これらからのヒストンタンパク質を含む抽出物、または、精製または粗精製のヒストンタンパク質が挙げられる。ヒストンタンパク質を含む抽出物、または、精製または粗精製のヒストンタンパク質の調製は、公知の方法を適宜採択することにより行うことができる。例えば、後述の実施例<N−アセチルグルコサミン化糖タンパク質の生化学的精製及び同定>に記載の方法を挙げることができる。   In addition, the “sample” used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include cells, tissues, extracts containing histone proteins therefrom, or purified or crudely purified histone proteins. Preparation of an extract containing a histone protein or a purified or crude purified histone protein can be performed by appropriately adopting known methods. For example, the method as described in the following Example <Biochemical purification and identification of N-acetylglucosamined glycoprotein> can be given.

本発明における「グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する」方法としては、前記「ヒストンタンパク質を含む試料を調製する」工程にて調製された試料における、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出することができる方法であれば良く、公知の方法を適宜採択することができる。例えば、後述の実施例<インビトロN−アセチルグルコサミン化分析(質量分析)>に記載のような質量分析を用いた方法や、<インビトロN−アセチルグルコサミン化分析(ウェスタンブロッティング解析)>に記載のような糖鎖を構成する糖又はグリコシル化された部位に結合する抗体を用いたウェスタンブロッティングを用いた方法や、これら抗体を用いた免疫沈降法や、後述の実施例<インビトロN−アセチルグルコサミン化分析(オートラジオグラフィー解析)>に示すような、オートラジオグラフィーによりグリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する方法が挙げられる。これらの中では、検出の特異性及び簡便性の観点から、糖鎖を構成する糖又はグリコシル化された部位に結合する抗体を用いた方法であることがより好ましい。さらに、糖鎖を構成する糖に結合する抗体よりも、高い特異性をもって検出することが可能であり、またグリコシル化された部位における立体障害等の影響を受けにくいという観点から、ヒストンタンパク質のグリコシル化された部位に結合する抗体を用いる方法であることが好ましい。   As a method of “detecting a glycosylated histone protein” in the present invention, a glycosylated histone protein in a sample prepared in the above-mentioned “preparing a sample containing a histone protein” can be detected. Any known method can be adopted as appropriate. For example, a method using mass spectrometry as described in Examples <In vitro N-acetylglucosamination analysis (mass spectrometry)>, or <In vitro N-acetylglucosamination analysis (western blotting analysis)> Western blotting using antibodies that bind to sugars or glycosylated sites that constitute simple sugar chains, immunoprecipitation using these antibodies, and examples described below <In vitro N-acetylglucosamine analysis (Autoradiographic analysis)> A method for detecting a histone protein glycosylated by autoradiography as shown in FIG. Among these, from the viewpoint of detection specificity and convenience, a method using an antibody that binds to a sugar constituting a sugar chain or a glycosylated site is more preferable. Furthermore, from the viewpoint that it can be detected with higher specificity than an antibody that binds to a sugar constituting the sugar chain and is less susceptible to steric hindrance at the glycosylated site, the glycosyl of histone protein. Preferably, the method uses an antibody that binds to the activated site.

検出されるヒストンタンパク質のグリコシル化としては特に制限されることはないが、N−アセチルグルコサミン化であることが好ましい。さらに、検出されるグリコシル化されたヒストンタンパク質としては特に制限されることはないが、グリコシル化されたヒストンH2A及び/又はヒストンH2Bであることが好ましい。   The glycosylation of the histone protein to be detected is not particularly limited, but N-acetylglucosamine is preferable. Furthermore, the glycosylated histone protein to be detected is not particularly limited, but is preferably a glycosylated histone H2A and / or histone H2B.

検出されるグリコシル化されたヒストンタンパク質がヒストンH2Bである場合は、91番目のセリン残基、112番目のセリン残基、及び123番目のセリン残基からなる群から選択される少なくとも一のセリン残基がグリコシル化されたヒストンH2Bであることが好ましく、112番目のセリン残基がN−アセチルグルコサミン化されたヒストンH2Bであることがより好ましい。   When the detected glycosylated histone protein is histone H2B, at least one serine residue selected from the group consisting of the 91st serine residue, the 112th serine residue, and the 123rd serine residue is used. The group is preferably glycosylated histone H2B, and the 112th serine residue is more preferably N-acetylglucosamined histone H2B.

<血清グルコース量を評価するための方法>
後述の実施例において示すように、グリコシル化されたヒストンタンパク質の量は、ヘキソサミン生合成経路(HBP)を介した細胞外グルコース濃度に依存していることから、ヒストンタンパク質のグリコシル化は血清グルコース量を検出するための指標となる。従って、本発明は、以下の(a)〜(b)の工程を含む、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出することを特徴とする、血清グルコース量を評価するための方法を提供する
(a)ヒストンタンパク質を含む試料を調製する工程
(b)前記試料において、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する工程。
<Method for evaluating serum glucose level>
As shown in the Examples below, the amount of glycosylated histone protein depends on the extracellular glucose concentration via the hexosamine biosynthetic pathway (HBP), so that histone protein glycosylation is associated with serum glucose levels. It becomes an index for detecting. Accordingly, the present invention provides a method for evaluating serum glucose level, comprising detecting a glycosylated histone protein comprising the following steps (a) to (b): (a) (B) A step of detecting a glycosylated histone protein in the sample.

本発明において「血清グルコース量」とは、血液中のグルコース量又は濃度を意味し、血糖値や血漿グルコース量をも包含している概念である。   In the present invention, “serum glucose level” means the level or concentration of glucose in blood, and is a concept that includes blood glucose level and plasma glucose level.

検出対象とする「グリコシル化されたヒストンタンパク質」としては、HBPを介した細胞外グルコース濃度に依存してグリコシル化が亢進されるヒストンタンパク質であれば特に制限されることはないが、1型(インスリン依存性)糖尿病と発現異常(亢進)との関連が明らかになっているという観点から(「Folliら、PLoS One、2010年3月29日、5巻、3号、e9923」及び「Suhailら、Indian L Med Res、1990年2月、92巻、21〜23ページ」参照)、ホスホグリセリン酸塩キナーゼ1(PGK1)遺伝子由来のグリコシル化されたヒストンタンパク質であることが好ましい。   The “glycosylated histone protein” to be detected is not particularly limited as long as it is a histone protein whose glycosylation is enhanced depending on the extracellular glucose concentration via HBP. Insulin dependence) From the viewpoint that the relationship between diabetes and abnormal expression (enhancement) has been clarified ("Folli et al., PLoS One, March 29, 2010, Vol. 3, No. 3, e9923" and "Suhail et al , Indian L Med Res, February 1990, Vol. 92, pp. 21-23), preferably a glycosylated histone protein derived from the phosphoglycerate kinase 1 (PGK1) gene.

なお、「試料」、「ヒストンタンパク質を含む試料を調製する方法」、並びに「グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する方法」は、前記<ヒストンタンパク質のグリコシル化を検出するための方法>と同様である。   The “sample”, “method for preparing a sample containing histone protein”, and “method for detecting glycosylated histone protein” are the same as the above <Method for detecting glycosylation of histone protein>. is there.

<メタボリックシンドロームを検査するための方法>
前述の通り、グリコシル化されたヒストンタンパク質の量は血清グルコース量を反映していることから、ヒストンタンパク質のグリコシル化を指標として、メタボリックシンドロームの検査を行うことが可能である。従って、本発明は、以下の(a)〜(b)の工程を含む、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出することを特徴とする、メタボリックシンドロームを検査するための方法をも提供する
(a)ヒストンタンパク質を含む試料を調製する工程
(b)前記試料において、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する工程。
<Method for examining metabolic syndrome>
As described above, since the amount of glycosylated histone protein reflects the amount of serum glucose, it is possible to examine metabolic syndrome using the glycosylation of histone protein as an index. Accordingly, the present invention also provides a method for examining metabolic syndrome characterized by detecting a glycosylated histone protein comprising the following steps (a) to (b): (B) A step of detecting a glycosylated histone protein in the sample.

本発明における「メタボリックシンドローム」とは、血清グルコース量の亢進に起因する疾患や症状であればよく、例えば、高血糖、高脂血症、高血圧、糖尿病(1型及び2型糖尿病)、動脈硬化、脳梗塞、脳卒中、心筋梗塞、心不全が挙げられる。   The “metabolic syndrome” in the present invention may be any disease or symptom caused by an increase in the serum glucose level. For example, hyperglycemia, hyperlipidemia, hypertension, diabetes (type 1 and type 2 diabetes), arteriosclerosis Cerebral infarction, stroke, myocardial infarction, heart failure.

「試料」、「ヒストンタンパク質を含む試料を調製する方法」、「グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する方法」、並びに検出対象とする「グリコシル化されたヒストンタンパク質」は、前記<ヒストンタンパク質のグリコシル化を検出するための方法>及び<血清グルコース量を評価するための方法>と同様である。   “Sample”, “Method of preparing sample containing histone protein”, “Method of detecting glycosylated histone protein”, and “glycosylated histone protein” to be detected are <glycosyl of histone protein> This is the same as <Method for detecting oxidization> and <Method for evaluating serum glucose level>.

本方法による検出の結果、グリコシル化されたヒストンタンパク質の量が対照(例えば、健常者におけるその量)よりも多い場合は、被験者は、メタボリックシンドロームに罹患している、又はその疑いがあると評価することができる。   If the detection by this method results in a greater amount of glycosylated histone protein than a control (eg, that amount in a healthy subject), the subject is assessed as having or suspected of having metabolic syndrome can do.

<メタボリックシンドロームに対する医薬品候補化合物をスクリーニングするための方法>
前述の通り、グリコシル化されたヒストンタンパク質の量は血清グルコース量を反映していることから、ヒストンタンパク質のグリコシル化を指標として、メタボリックシンドロームに対する医薬開発を行うことが可能である。従って、本発明は、以下の(a)〜(d)の工程を含む、メタボリックシンドロームに対する医薬品候補化合物をスクリーニングするための方法をも提供する
(a)ヒストンタンパク質を含む試料を調製する工程
(b)前記試料に被験化合物を接触させる工程
(c)被験化合物を接触させた前記試料におけるグリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する工程
(d)被験化合物を接触させない場合と比較して、(c)で検出されたグリコシル化されたヒストンタンパク質の量を減少させる化合物を選択する工程。
<Method for screening drug candidate compounds against metabolic syndrome>
As described above, since the amount of glycosylated histone protein reflects the amount of serum glucose, it is possible to develop a drug for metabolic syndrome using the glycosylation of histone protein as an index. Accordingly, the present invention also provides a method for screening a drug candidate compound against metabolic syndrome, comprising the following steps (a) to (d): (a) a step of preparing a sample containing histone protein (b) ) Contacting the test compound with the sample (c) detecting glycosylated histone protein in the sample contacted with the test compound (d) comparing with not contacting the test compound in (c) Selecting a compound that reduces the amount of glycosylated histone protein detected.

本発明のスクリーニング方法において、ヒストンタンパク質を含む試料に接触させる「被験化合物」としては特に制限されることはなく、例えば、遺伝子ライブラリーの発現産物、合成低分子化合物ライブラリー、ペプチドライブラリー、抗体、細菌放出物質、細胞(微生物、植物細胞、動物細胞)の抽出液及び培養上清、精製または部分精製ポリペプチド、海洋生物、植物または動物由来の抽出物、土壌、ランダムファージペプチドディスプレイライブラリーが挙げられる。   In the screening method of the present invention, the “test compound” to be brought into contact with the sample containing histone protein is not particularly limited. For example, the expression product of a gene library, a synthetic low molecular compound library, a peptide library, an antibody , Bacterial release materials, extracts of cells (microorganisms, plant cells, animal cells) and culture supernatants, purified or partially purified polypeptides, extracts from marine organisms, plants or animals, soil, random phage peptide display libraries Can be mentioned.

「試料」、「ヒストンタンパク質を含む試料を調製する方法」、「グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する方法」、検出対象とする「グリコシル化されたヒストンタンパク質」、並びに「メタボリックシンドローム」は、前記<ヒストンタンパク質のグリコシル化を検出するための方法>、<血清グルコース量を評価するための方法>、及び<メタボリックシンドロームを検査するための方法>と同様である。   "Sample", "Method for preparing sample containing histone protein", "Method for detecting glycosylated histone protein", "Glycosylated histone protein" to be detected, and "Metabolic syndrome" It is the same as <Method for detecting glycosylation of histone protein>, <Method for evaluating serum glucose level>, and <Method for examining metabolic syndrome>.

なお、後述の実施例において示すように、グリコシル化されたヒストンタンパク質の量は、ヘキソサミン生合成経路(HBP)を介した細胞外グルコース濃度を反映していることから、この量の減少は、細胞外グルコース濃度の上昇に伴うシグナル伝達の活性化が抑制されていることを意味する。また、後述の実施例において示すように、ヒストンタンパク質のグリコシル化は、糖尿病の一因とされているPGK1遺伝子等の転写を活性化することから、グリコシル化されたヒストンタンパク質の量の減少すれば、細胞外グルコース濃度の上昇に伴い異常となった遺伝子又はタンパク質の発現の正常化がもたらされ得る。   As shown in the Examples below, the amount of glycosylated histone protein reflects the extracellular glucose concentration via the hexosamine biosynthetic pathway (HBP). It means that the activation of signal transduction accompanying an increase in the external glucose concentration is suppressed. In addition, as shown in the examples described later, since the glycosylation of histone protein activates transcription of PGK1 gene and the like that are contributed to diabetes, if the amount of glycosylated histone protein decreases. Normalization of gene or protein expression that has become abnormal with increasing extracellular glucose concentration can result.

従って、検出の結果、被験化合物を接触させない場合と比較して、(c)で検出されたグリコシル化されたヒストンタンパク質の量が減少している場合は、その被験化合物をメタボリックシンドロームに対する医薬品候補化合物として選択することができる。   Therefore, when the amount of glycosylated histone protein detected in (c) is decreased as a result of detection compared to the case where the test compound is not contacted, the test compound is a drug candidate compound for metabolic syndrome. Can be selected.

<ヒストンタンパク質のグリコシル化された部位に結合する抗体>
本発明は、ヒストンタンパク質のグリコシル化された部位に結合する抗体を提供する。本発明の抗体による検出対象となる「グリコシル化」としては特に制限されることはないが、N−アセチルグルコサミン化であることが好ましい。さらに「ヒストンタンパク質」としては特に制限されることはないが、ヒストンH2A及び/又はヒストンH2Bであることが好ましい。また、グリコシル化されたヒストンタンパク質がヒストンH2Bである場合は、ヒストンH2Bの、91番目のセリン残基、112番目のセリン残基、及び123番目のセリン残基からなる群から選択される少なくとも一のセリン残基がグリコシル化された部位であることが好ましく、ヒストンH2Bの112番目のセリン残基がN−アセチルグルコサミン化された部位であることがより好ましい。
<Antibodies that bind to glycosylated sites of histone proteins>
The present invention provides antibodies that bind to glycosylated sites of histone proteins. “Glycosylation” to be detected by the antibody of the present invention is not particularly limited, but N-acetylglucosamine is preferable. Furthermore, the “histone protein” is not particularly limited, but is preferably histone H2A and / or histone H2B. When the glycosylated histone protein is histone H2B, at least one selected from the group consisting of 91st serine residue, 112th serine residue, and 123rd serine residue of histone H2B. The serine residue is preferably a glycosylated site, more preferably the 112th serine residue of histone H2B is a site that is N-acetylglucosamined.

本発明の「抗体」としては、ポリクローナル抗体であっても、モノクローナル抗体であってもよく、さらに抗体の機能的断片であってもよい。また、「抗体」には、免疫グロブリンのすべてのクラスおよびサブクラスが含まれる。「ポリクローナル抗体」は、異なるエピトープに対する異なる抗体を含む抗体調製物である。また、「モノクローナル抗体」とは、実質的に均一な抗体の集団から得られる抗体(抗体断片を含む)を意味する。ポリクローナル抗体とは対照的に、モノクローナル抗体は、抗原上の単一の決定基を認識するものである。本発明の抗体は、自然環境の成分から分離され、および/または回収された(即ち、単離された)抗体である。本発明において抗体の「機能的断片」とは、抗体の一部分(部分断片)であって、標的蛋白質を特異的に認識するものを意味する。具体的には、Fab、Fab’、F(ab’)2、可変領域断片(Fv)、ジスルフィド結合Fv、一本鎖Fv(scFv)、sc(Fv)2、ダイアボディー、多特異性抗体、およびこれらの重合体などが挙げられる。   The “antibody” of the present invention may be a polyclonal antibody, a monoclonal antibody, or a functional fragment of an antibody. “Antibodies” also includes all classes and subclasses of immunoglobulins. “Polyclonal antibodies” are antibody preparations comprising different antibodies directed against different epitopes. The “monoclonal antibody” means an antibody (including an antibody fragment) obtained from a substantially homogeneous antibody population. In contrast to polyclonal antibodies, monoclonal antibodies are those that recognize a single determinant on an antigen. The antibodies of the invention are antibodies that have been separated and / or recovered (ie, isolated) from components of the natural environment. In the present invention, the “functional fragment” of an antibody means a part (partial fragment) of an antibody that specifically recognizes a target protein. Specifically, Fab, Fab ′, F (ab ′) 2, variable region fragment (Fv), disulfide bond Fv, single chain Fv (scFv), sc (Fv) 2, diabody, multispecific antibody, And polymers thereof.

本発明の抗体は、ポリクローナル抗体であれば、抗原(標的グリコシル化ヒストンタンパク質、その部分グリコシル化ペプチド、またはこれらを発現する細胞など)で免疫動物を免疫し、その抗血清から、従来の手段(例えば、塩析、遠心分離、透析、カラムクロマトグラフィーなど)によって、精製して取得することができる。また、モノクローナル抗体は、ハイブリドーマ法や組換えDNA法によって作製することができる。   If the antibody of the present invention is a polyclonal antibody, an immunized animal is immunized with an antigen (such as a target glycosylated histone protein, a partially glycosylated peptide thereof, or a cell expressing these), and the antiserum is subjected to conventional means ( For example, it can be purified and obtained by salting out, centrifugation, dialysis, column chromatography, etc.). Monoclonal antibodies can be prepared by a hybridoma method or a recombinant DNA method.

ハイブリドーマ法としては、代表的には、コーラーおよびミルスタインの方法(Kohler & Milstein, Nature, 256:495(1975))が挙げられる。この方法における細胞融合工程に使用される抗体産生細胞は、抗原(標的グリコシル化ヒストンタンパク質、その部分グリコシル化ペプチド、またはこれらを発現する細胞など)で免疫された動物(例えば、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、サル、ヤギ)の脾臓細胞、リンパ節細胞、末梢血白血球などである。免疫されていない動物から予め単離された上記の細胞またはリンパ球などに対して、抗原を培地中で作用させることによって得られた抗体産生細胞も使用することが可能である。ミエローマ細胞としては公知の種々の細胞株を使用することが可能である。抗体産生細胞およびミエローマ細胞は、それらが融合可能であれば、異なる動物種起源のものでもよいが、好ましくは、同一の動物種起源のものである。ハイブリドーマは、例えば、抗原で免疫されたマウスから得られた脾臓細胞と、マウスミエローマ細胞との間の細胞融合により産生され、その後のスクリーニングにより、標的蛋白質に特異的なモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを得ることができる。標的蛋白質に対するモノクローナル抗体は、ハイブリドーマを培養することにより、また、ハイブリドーマを投与した哺乳動物の腹水から、取得することができる。   The hybridoma method typically includes the method of Kohler and Milstein (Kohler & Milstein, Nature, 256: 495 (1975)). The antibody-producing cells used in the cell fusion step in this method are animals (eg, mice, rats, hamsters) immunized with an antigen (such as a target glycosylated histone protein, a partially glycosylated peptide thereof, or a cell expressing them). Rabbits, monkeys, goats) spleen cells, lymph node cells, peripheral blood leukocytes and the like. It is also possible to use antibody-producing cells obtained by allowing an antigen to act on the above-mentioned cells or lymphocytes previously isolated from an unimmunized animal in a medium. As the myeloma cells, various known cell lines can be used. The antibody-producing cells and myeloma cells may be of different animal species as long as they can be fused, but are preferably of the same animal species. The hybridoma is produced, for example, by cell fusion between a spleen cell obtained from a mouse immunized with an antigen and a mouse myeloma cell, and a hybridoma that produces a monoclonal antibody specific for the target protein is obtained by subsequent screening. Obtainable. A monoclonal antibody against the target protein can be obtained by culturing the hybridoma or from the ascites of the mammal to which the hybridoma has been administered.

組換えDNA法は、上記本発明の抗体またはペプチドをコードするDNAをハイブリドーマやB細胞等からクローニングし、適当なベクターに組み込んで、これを宿主細胞(例えば哺乳類細胞株、大腸菌、酵母細胞、昆虫細胞、植物細胞など)に導入し、本発明の抗体を組換え抗体として産生させる手法である(例えば、P.J.Delves,Antibody Production:Essential Techniques,1997 WILEY、P.Shepherd and C.Dean Monoclonal Antibodies,2000 OXFORD UNIVERSITY PRESS、Vandamme A.M.et al.,Eur.J.Biochem.192:767−775(1990))。本発明の抗体をコードするDNAの発現においては、重鎖または軽鎖をコードするDNAを別々に発現ベクターに組み込んで宿主細胞を形質転換してもよく、重鎖および軽鎖をコードするDNAを単一の発現ベクターに組み込んで宿主細胞を形質転換してもよい(WO94/11523号公報参照)。本発明の抗体は、上記宿主細胞を培養し、宿主細胞内または培養液から分離・精製し、実質的に純粋で均一な形態で取得することができる。抗体の分離・精製は、通常のポリペプチドの精製で使用されている方法を使用することができる。トランスジェニック動物作製技術を用いて、抗体遺伝子が組み込まれたトランスジェニック動物(ウシ、ヤギ、ヒツジまたはブタなど)を作製すれば、そのトランスジェニック動物のミルクから、抗体遺伝子に由来するモノクローナル抗体を大量に取得することも可能である。   In the recombinant DNA method, a DNA encoding the antibody or peptide of the present invention is cloned from a hybridoma, a B cell or the like and incorporated into an appropriate vector, which is then introduced into a host cell (for example, a mammalian cell line, E. coli, yeast cell, insect). Cells, plant cells, etc.), and the antibody of the present invention is produced as a recombinant antibody (for example, PJ Delves, Antibody Production: Essential Technologies, 1997 WILEY, P. Shepherd and C. Dean Monoclonal). Antibodies, 2000 OXFORD UNIVERSITY PRESS, Vandame AM et al., Eur. J. Biochem. 192: 767-775 (1990)). In the expression of the DNA encoding the antibody of the present invention, DNA encoding the heavy chain or light chain may be separately incorporated into an expression vector to transform the host cell. Host cells may be transformed into a single expression vector (see WO94 / 11523). The antibody of the present invention can be obtained in a substantially pure and uniform form by culturing the above host cell, separating and purifying it from the host cell or culture medium. For the separation and purification of the antibody, the methods used in the usual purification of polypeptides can be used. If transgenic animals (such as cows, goats, sheep or pigs) in which an antibody gene is incorporated are produced using transgenic animal production technology, a large amount of monoclonal antibody derived from the antibody gene is produced from the milk of the transgenic animal. It is also possible to obtain.

本発明の抗体のアミノ酸配列変異体は、抗体鎖をコードするDNAへの変異導入によって、またはペプチド合成によって作製することができる。抗体のアミノ酸配列が改変される部位は、改変される前の抗体と同等の活性を有する限り、抗体の重鎖または軽鎖の定常領域であってもよく、また、可変領域(フレームワーク領域およびCDR)であってもよい。CDR以外のアミノ酸の改変は、抗原との結合親和性への影響が相対的に少ないと考えられるが、現在では、CDRのアミノ酸を改変して、抗原へのアフィニティーが高められた抗体をスクリーニングする手法が公知である(PNAS,102:8466−8471(2005)、Protein Engineering,Design&Selection,21:485−493(2008)、国際公開第2002/051870号、J.Biol.Chem.,280:24880−24887(2005)、Protein Engineering,Design&Selection,21:345−351(2008))。   Amino acid sequence variants of the antibodies of the invention can be made by introducing mutations into DNA encoding the antibody chain or by peptide synthesis. The site where the amino acid sequence of the antibody is modified may be the constant region of the heavy chain or light chain of the antibody as long as it has an activity equivalent to that of the antibody before modification, and the variable region (framework region and CDR). Modification of amino acids other than CDR is considered to have a relatively small effect on the binding affinity with the antigen, but at present, the amino acid of the CDR is modified to screen for an antibody having an increased affinity for the antigen. Methods are known (PNAS, 102: 8466-8471 (2005), Protein Engineering, Design & Selection, 21: 485-493 (2008), International Publication No. 2002/051870, J. Biol. Chem., 280: 24880- 24887 (2005), Protein Engineering, Design & Selection, 21: 345-351 (2008)).

改変されるアミノ酸数は、好ましくは、10アミノ酸以内、より好ましくは5アミノ酸以内、最も好ましくは3アミノ酸以内(例えば、2アミノ酸以内、1アミノ酸)である。アミノ酸の改変は、好ましくは、保存的な置換である。本発明において「保存的な置換」とは、化学的に同様な側鎖を有する他のアミノ酸残基で置換することを意味する。化学的に同様なアミノ酸側鎖を有するアミノ酸残基のグループは、本発明の属する技術分野でよく知られている。例えば、酸性アミノ酸(アスパラギン酸およびグルタミン酸)、塩基性アミノ酸(リシン・アルギニン・ヒスチジン)、中性アミノ酸においては、炭化水素鎖を持つアミノ酸(グリシン・アラニン・バリン・ロイシン・イソロイシン・プロリン)、ヒドロキシ基を持つアミノ酸(セリン・トレオニン)、硫黄を含むアミノ酸(システイン・メチオニン)、アミド基を持つアミノ酸(アスパラギン・グルタミン)、イミノ基を持つアミノ酸(プロリン)、芳香族基を持つアミノ酸(フェニルアラニン・チロシン・トリプトファン)で分類することができる。アミノ酸配列変異体は、抗原への結合活性が対照抗体(例えば、本実施例に記載の抗体 α−H2B−S112−GlcNAc抗体)と同等であることが好ましい。抗原への結合活性は、例えば、ELISA法、ウェスタンブロッティング法、免疫沈降法、免疫染色法により評価することができる。   The number of amino acids to be modified is preferably within 10 amino acids, more preferably within 5 amino acids, and most preferably within 3 amino acids (eg, within 2 amino acids, 1 amino acid). The amino acid modification is preferably a conservative substitution. In the present invention, “conservative substitution” means substitution with another amino acid residue having a chemically similar side chain. Groups of amino acid residues having chemically similar amino acid side chains are well known in the technical field to which the present invention belongs. For example, acidic amino acids (aspartic acid and glutamic acid), basic amino acids (lysine, arginine, histidine), neutral amino acids, amino acids with hydrocarbon chains (glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, proline), hydroxy groups Amino acids with amino acids (serine / threonine), amino acids with sulfur (cysteine / methionine), amino acids with amide groups (asparagine / glutamine), amino acids with imino groups (proline), amino acids with aromatic groups (phenylalanine / tyrosine / (Tryptophan). The amino acid sequence variant preferably has an antigen-binding activity equivalent to that of a control antibody (for example, the antibody α-H2B-S112-GlcNAc antibody described in this Example). The binding activity to the antigen can be evaluated, for example, by ELISA, Western blotting, immunoprecipitation, or immunostaining.

<グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する薬剤、血清グルコース量を評価するための薬剤、及びメタボリックシンドロームを検査するための薬剤>
前述の通り、かかるヒストンタンパク質のグリコシル化された部位に結合する抗体は、前記本発明のヒストンタンパク質のグリコシル化を検出するための方法、血清グルコース量を評価するための方法、及びメタボリックシンドロームに対する医薬品候補化合物をスクリーニングするための方法おける「グリコシル化されたヒストンタンパク質の検出」に好適に用いることができる。従って、本発明は、上記本発明の抗体を有効成分とする、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する薬剤、血清グルコース量を評価するための薬剤、及びメタボリックシンドロームを検査するための薬剤を提供する。
<Agent for detecting glycosylated histone protein, agent for evaluating serum glucose level, and agent for examining metabolic syndrome>
As described above, an antibody that binds to a glycosylated site of such histone protein is obtained by a method for detecting glycosylation of the histone protein of the present invention, a method for evaluating serum glucose level, and a pharmaceutical against metabolic syndrome. It can be suitably used for “detection of glycosylated histone proteins” in the method for screening candidate compounds. Therefore, the present invention provides an agent for detecting glycosylated histone protein, an agent for evaluating serum glucose level, and an agent for examining metabolic syndrome, comprising the antibody of the present invention as an active ingredient. .

本発明の薬剤の有効成分とする抗体としては、標識物質を結合させた抗体を使用することができる。当該標識を検出することにより、標的蛋白質に結合した抗体量を直接測定することが可能である。標識物質としては、抗体に結合することができ、化学的又は光学的方法に検出できるものであれば特に制限されることはなく、例えば、ペルオキシダーゼ、β−D−ガラクトシダーゼ、マイクロペルオキシダーゼ、ホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)、ローダミンイソチオシアネート(RITC)、アルカリホスファターゼ、ビオチン、及び放射性物質などが挙げられる。   As an antibody used as an active ingredient of the drug of the present invention, an antibody to which a labeling substance is bound can be used. By detecting the label, the amount of antibody bound to the target protein can be directly measured. The labeling substance is not particularly limited as long as it can bind to an antibody and can be detected by a chemical or optical method. For example, peroxidase, β-D-galactosidase, microperoxidase, horseradish peroxidase (HRP), fluorescein isothiocyanate (FITC), rhodamine isothiocyanate (RITC), alkaline phosphatase, biotin, and radioactive substances.

また、標識物質を結合させた抗体を用いて標的蛋白質に結合した抗体量を直接測定する方法以外に、標識物質を結合させた二次抗体を利用する方法や二次抗体と標識物質を結合させたポリマーを利用する方法などの間接的検出方法を利用することもできる。ここで「二次抗体」とは、上記本発明の抗体に特異的な結合性を示す抗体である。例えば、上記本発明の抗体をウサギ抗体として調製した場合には、二次抗体として抗ウサギIgG抗体を使用することができる。ウサギ、ヤギ、マウスなどの様々な生物種に由来する抗体に対して、使用可能な標識二次抗体が市販されており、本発明の抗体の由来する生物種に応じて、適切な二次抗体を選択し、本発明において使用することができる。二次抗体に代えて、標識物質を結合させたプロテインGやプロテインAなどを用いることも可能である。   In addition to directly measuring the amount of antibody bound to the target protein using an antibody bound to the labeling substance, a method using a secondary antibody bound to the labeling substance or a method of binding the secondary antibody to the labeling substance. An indirect detection method such as a method using a polymer can also be used. Here, the “secondary antibody” is an antibody exhibiting specific binding to the antibody of the present invention. For example, when the antibody of the present invention is prepared as a rabbit antibody, an anti-rabbit IgG antibody can be used as the secondary antibody. Labeled secondary antibodies that can be used are commercially available for antibodies derived from various biological species such as rabbits, goats, and mice, and appropriate secondary antibodies are available depending on the biological species from which the antibody of the present invention is derived. Can be selected and used in the present invention. Instead of the secondary antibody, protein G or protein A to which a labeling substance is bound can be used.

さらに、本発明の薬剤は、抗体成分の他、組成物として許容される他の成分を含むことができる。このような他の成分としては、例えば、担体、賦形剤、崩壊剤、緩衝剤、乳化剤、懸濁剤、安定剤、保存剤、防腐剤、生理食塩、などが挙げられる。賦形剤としては乳糖、デンプン、ソルビトール、D−マンニトール、白糖等を用いることができる。崩壊剤としてはデンプン、カルボキシメチルセルロース、炭酸カルシウム等を用いることができる。緩衝剤としてはリン酸塩、クエン酸塩、酢酸塩等を用いることができる。乳化剤としてはアラビアゴム、アルギン酸ナトリウム、トラガント等を用いることができる。懸濁剤としてはモノステアリン酸グリセリン、モノステアリン酸アルミニウム、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ラウリル硫酸ナトリウム等を用いることができる。安定剤としてはプロピレングリコール、ジエチリン亜硫酸塩、アスコルビン酸等を用いることができる。保存剤としてはフェノール、塩化ベンザルコニウム、ベンジルアルコール、クロロブタノール、メチルパラベン等を用いることができる。防腐剤としてはアジ化ナトリウム、塩化ベンザルコニウム、パラオキシ安息香酸、クロロブタノール等を用いることができる。   Furthermore, the agent of the present invention may contain other components acceptable as a composition in addition to the antibody component. Examples of such other components include carriers, excipients, disintegrants, buffers, emulsifiers, suspending agents, stabilizers, preservatives, preservatives, physiological saline, and the like. As the excipient, lactose, starch, sorbitol, D-mannitol, sucrose and the like can be used. As the disintegrant, starch, carboxymethylcellulose, calcium carbonate and the like can be used. Phosphate, citrate, acetate, etc. can be used as the buffer. As the emulsifier, gum arabic, sodium alginate, tragacanth and the like can be used. As the suspending agent, glyceryl monostearate, aluminum monostearate, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, sodium lauryl sulfate and the like can be used. As the stabilizer, propylene glycol, diethylin sulfite, ascorbic acid or the like can be used. As preservatives, phenol, benzalkonium chloride, benzyl alcohol, chlorobutanol, methylparaben, and the like can be used. As a preservative, sodium azide, benzalkonium chloride, paraoxybenzoic acid, chlorobutanol and the like can be used.

また、上記本発明の薬剤の他、標識の検出に必要な基質、陽性対照や陰性対照、あるいは試料の希釈や洗浄に用いる緩衝液等を組み合わせることができ、グリコシル化されたヒストンタンパク質の検出用キット等とすることもできる。また、標識されていない抗体を抗体標品とした場合には、当該抗体に結合する物質(例えば、二次抗体、プロテインG、プロテインAなど)を標識化したものを組み合わせることができる。さらに、グリコシル化されたヒストンタンパク質の検出用キット等には、当該キットの使用説明書を含めることができる。   In addition to the agent of the present invention, a substrate necessary for detection of a label, a positive control or a negative control, or a buffer used for dilution or washing of a sample can be combined to detect glycosylated histone protein. It can also be a kit or the like. Further, when an unlabeled antibody is used as an antibody preparation, those labeled with a substance that binds to the antibody (for example, secondary antibody, protein G, protein A, etc.) can be combined. Furthermore, a kit for detecting a glycosylated histone protein or the like can include instructions for using the kit.

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。また、各実施例は下記に記す方法に従って行った。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example, this invention is not limited to a following example. Moreover, each Example was performed in accordance with the method described below.

<細胞の調製方法>
HeLa細胞は10%FBS含有DMEMで維持して以下の遺伝子導入等に供した。
<Cell preparation method>
HeLa cells were maintained in DMEM containing 10% FBS and subjected to the following gene transfer and the like.

FLAGタグ配列を結合させたH2B又はその変異体を安定的に発現する細胞を調製するために、先ずは5’末端にFLAGタグ配列を結合させたH2BのcDNA、及びその変異体をpcDNA3(Invitrogen社製)にサブクローニングした。H2B部分変異体のシリーズはpET3ベクター(Novagen社製)にサブクローニングし、基本的な変異体作製方法に従って作製した。そして、HeLa細胞にFLAGタグ結合H2B又は変異H2BをコードするpcDNAベクターを導入し、これらのベクターを各々含む細胞を0.5mg/mL G418の条件下で培養することで選別した。   In order to prepare a cell that stably expresses H2B or a mutant thereof to which a FLAG tag sequence is bound, first, cDNA of H2B having a FLAG tag sequence bound to the 5 ′ end, and a mutant thereof are designated as pcDNA3 (Invitrogen). Subcloning into the product). A series of H2B partial mutants were subcloned into pET3 vector (manufactured by Novagen) and prepared according to a basic mutant preparation method. Then, pcDNA vectors encoding FLAG tag binding H2B or mutant H2B were introduced into HeLa cells, and cells each containing these vectors were selected by culturing under conditions of 0.5 mg / mL G418.

また、OGTをノックダウンさせた細胞を調製するために、先ずhOGTをターゲットとしたshRNA配列(5’−GCACATAGCAATCTGGCTTCC−3’:配列番号1)及びRenilla LucをターゲットとしたshRNA配列(5’−TGCGTTGCTAGTACCAAC−3’
:配列番号2、非ターゲットコントロール)を、各々pSIREN−RetroQ−ZsGreenベクター(Clontech社製)に挿入した。さらに、レトロウイルス産生のため、構築したshRNAベクターをリポフェクトアミン2000溶液(Invitrogen社製)を用いてPLAT−A細胞に導入した。導入から24時間後に培養培地を10%FBS(ウシ胎児血清)含有DMEM(ダルベッコ変法イーグル)培地に交換し、次いで24時間細胞を培養した。そして、ウイルスを含む培地の上清を感染に用いた。なお、感染、感染細胞の選別等は、非特許文献22に記載の方法に従って行った。すなわち、レトロウイルス感染によってOGT−KD(ノックダウン)細胞を作成するために、60mmの培養ディッシュに10個の細胞を播種し、3mlのレトロウイルスカクテル(1ml:調製したレトロウイルス溶液、2ml:10%FBS及び8g/mLポリブレンを含有するDMEM培地)を用いて処理し、さらに48時間培養した。そして、FACS Vantage(BD社製)分類装置を用いて、レトロウイルスに感染したeGFP陽性の細胞を分離した。また、発現量及びノックダウンの効率は免疫ブロット及び免疫蛍光染色により確認した。
In order to prepare a cell in which OGT is knocked down, first, an shRNA sequence (5′-GCACATACACATCTGGCTTCC-3 ′: SEQ ID NO: 1) targeting hOGT and an shRNA sequence (5′-TGCGTTGCTAGTACCAACAC) targeting Renilla Luc. -3 '
: SEQ ID NO: 2, non-target control) was inserted into each pSIREN-RetroQ-ZsGreen vector (Clontech). Furthermore, for the production of retrovirus, the constructed shRNA vector was introduced into PLAT-A cells using Lipofectamine 2000 solution (Invitrogen). 24 hours after the introduction, the culture medium was replaced with DMEM (Dulbecco's modified Eagle) medium containing 10% FBS (fetal bovine serum), and then the cells were cultured for 24 hours. The supernatant of the medium containing the virus was used for infection. In addition, infection, selection of infected cells and the like were performed according to the method described in Non-Patent Document 22. That is, in order to create a OGT-KD (knockdown) cells by retroviral infection, seeded with 60 mm 10 6 cells in culture dishes, retroviral cocktail 3 ml (1 ml: prepared retroviral solution, 2 ml: DMEM medium containing 10% FBS and 8 g / mL polybrene) and further cultured for 48 hours. Then, using a FACS Vantage (BD) classification device, eGFP positive cells infected with retrovirus were separated. The expression level and knockdown efficiency were confirmed by immunoblotting and immunofluorescence staining.

また、核内におけるN−アセチルグルコサミン化の量をコントロールするために、先ずは4.5g/L グルコース含有培地で培養し(15分〜24時間)、次いで、グルコースを含有しないDMEM培地により24時間グルコースを枯渇させることで細胞に刺激を与え、適宜次の実験に供した。   In addition, in order to control the amount of N-acetylglucosamine in the nucleus, the cells are first cultured in a 4.5 g / L glucose-containing medium (15 minutes to 24 hours) and then in a DMEM medium not containing glucose for 24 hours. The cells were stimulated by depleting glucose and used for the next experiment as appropriate.

<モノクローナル抗体の作製方法>
112番目のセリンがN−アセチルグルコサミン化されたヒストンH2Bの部分ペプチド[CKHAV S(GlcNAc) EGTK:配列番号3]をMBL Institute,Inc.に委託して合成してもらい、マウスに免疫付与するために抗原として用いた。そして、この抗原を用いてモノクローナル抗体産生細胞(ハイブリドーマ)をOperon Biotechnologiesに作製してもらい、得られたハイブリドーマをO−結合型N−アセチルグルコサミンペプチドと共にELISAを用いて簡易的にスクリーニングし、インビトロO−結合型N−アセチルグルコサミン化H2Bを用いた免疫ブロット分析により選別した。
<Method for producing monoclonal antibody>
A partial peptide of histone H2B [CKHASV S (GlcNAc) EGTK: SEQ ID NO: 3] in which the 112th serine is N-acetylglucosamined was obtained from MBL Institute, Inc. And used as an antigen to immunize mice. Then, using this antigen, monoclonal antibody-producing cells (hybridomas) are prepared by Operan Biotechnologies, and the obtained hybridomas are simply screened together with O-linked N-acetylglucosamine peptides using ELISA, and in vitro O -Sorted by immunoblot analysis with conjugated N-acetylglucosamined H2B.

<免疫沈降及びウェスタンブロッティング>
免疫沈降及びウェスタンブロッティング(免疫ブロット)は本発明者等の報告済みの方法に従って行った。すなわち、クロマチン成分は4サイクルの超音波処理により、核の沈殿分画から抽出した。クロマチン抽出物又はα−FLAG M2アガロース(Sigma社製)による免疫沈澱物は、以下の抗体を用いたウェスタンブロッティングにより分析を行った。
α−H2A、α−H2B、α−H3、α−H4(Abcam社製)
α‐H2B−K120−ub(Upstate社製)
α‐O−GlcNAc(RL2又はCTD110.6、Abcam社製)
α−OGT(Sigma社製)
α−FLAG(Sigma社製)
α‐H2B−S112−GlcNAc(図25〜27において示した、Operon社に発注して作製した抗体)
α−MLL5(N)(Operon社製、非特許文献22 参照)
α−RNF20/BRE1A(Bethyl社製)。
<Immunoprecipitation and Western blotting>
Immunoprecipitation and Western blotting (immunoblot) were performed according to the method reported by the inventors. That is, the chromatin component was extracted from the nuclear precipitate fraction by 4 cycles of sonication. The immunoprecipitate by chromatin extract or α-FLAG M2 agarose (manufactured by Sigma) was analyzed by Western blotting using the following antibodies.
α-H2A, α-H2B, α-H3, α-H4 (manufactured by Abcam)
α-H2B-K120-ub (manufactured by Upstate)
α-O-GlcNAc (RL2 or CTD110.6, manufactured by Abcam)
α-OGT (manufactured by Sigma)
α-FLAG (manufactured by Sigma)
α-H2B-S112-GlcNAc (antibody prepared by ordering from Operon shown in FIGS. 25 to 27)
α-MLL5 (N) (manufactured by Operon, see Non-Patent Document 22)
α-RNF20 / BRE1A (Bethyl).

<組み換えタンパク質の作製>
組み換えタンパク質の調製は非特許文献11及び12に記載されている方法に従って行った。すなわち、組み換えFLAG−OGT,FLAG−E1,FLAG−BRE1A/B複合体はバキュロウイルスを用いて発現させ、α−FLAG M2アガロース(Sigma社製)を用いた免疫沈降を主とする精製により単離した。組み換え6×His−RAD6Aはバクテリアにおいて発現させ、HIS−Select Nickel Affinity Gel(Sigma社製)を用いてある程度単離した。溶出液は溶出液:BC0[20mM HEPES,0.2mM EDTA,10%(v/v) グリセロール,pH7.9]が1:20になるように希釈し、Rsource Q column(GE Healthcare社製)を用いてリニア濃度勾配(0〜0.5M KCl)により分画した。
<Production of recombinant protein>
The recombinant protein was prepared according to the methods described in Non-Patent Documents 11 and 12. That is, recombinant FLAG-OGT, FLAG-E1, and FLAG-BRE1A / B complexes are expressed using baculovirus and isolated by purification mainly using immunoprecipitation using α-FLAG M2 agarose (manufactured by Sigma). did. Recombinant 6 × His-RAD6A was expressed in bacteria and isolated to some extent using HIS-Select Nickel Affinity Gel (manufactured by Sigma). The eluate was diluted so that the eluate: BCO [20 mM HEPES, 0.2 mM EDTA, 10% (v / v) glycerol, pH 7.9] was 1:20, and Rsource Q column (manufactured by GE Healthcare) was used. And fractionated by a linear concentration gradient (0-0.5 M KCl).

組み換えアフリカツメガエルヒストンH2B及びその変異体の調製は本発明者等の報告済みの方法に従って行った。すなわち、これらのタンパク質をBL21(DE3)pLysS(Promega社製)において単独に発現させ、これらの封入体を簡易的に分画した。沈殿したヒストンはDMSO及び7M グアニジウム−HClに可溶化させ、HiTrap Q HP(GE Healthcare社製)を通してさらに精製し、HiTrap SP HP(GE Healthcare社製)に結合させた。結合したヒストンはリニア濃度勾配(0.1〜0.4M NaCl、7Mウレアバッファー)により溶出した。   Recombinant Xenopus histone H2B and its variants were prepared according to the method reported by the present inventors. That is, these proteins were expressed independently in BL21 (DE3) pLysS (manufactured by Promega), and these inclusion bodies were simply fractionated. Precipitated histones were solubilized in DMSO and 7M guanidinium-HCl, further purified through HiTrap Q HP (GE Healthcare) and bound to HiTrap SP HP (GE Healthcare). Bound histones were eluted with a linear concentration gradient (0.1-0.4M NaCl, 7M urea buffer).

<N−アセチルグルコサミン化糖タンパク質の生化学的精製及び同定>
O−結合型N−アセチルグルコサミン糖タンパク質を精製するために、15μgのα−O−GlcNAc(RL2)抗体(Abcam社製)は0.5mLのDynabeads M−280 Sheep α−Mouse IgG(Invitrogen社製)に製品の説明書に従って固定した。
<Biochemical purification and identification of N-acetylglucosamined glycoprotein>
To purify O-linked N-acetylglucosamine glycoprotein, 15 μg α-O-GlcNAc (RL2) antibody (Abcam) was added to 0.5 mL Dynabeads M-280 Sheep α-Mouse IgG (Invitrogen). ) According to the product instructions.

HeLa細胞からのクロマチン抽出物(0.5gタンパク質)は基本的に非特許文献14に記載の方法に準じて調製した。すなわち、クロマチン沈殿物は1mMストレプトゾトシン(STZ)含有バッファーを用いて調整した核抽出物の残留物として得られ、ミクロコッカスヌクレアーゼ(MNase)バッファー[20mM Tris−HCl,1mM CaCl,2mM MgCl,0.1M KCl,0.1%(v/v) Triton−X,0.3M スクロース,1mM DTT,1mM benzamidine,0.2mM PMSF,1mM STZ,pH7.9]に再懸濁した。3U/mL MNaseを加えた後、試料を30分室温において継続的にホモジナイズしながらインキュベートし、その後5mM EGTA及び5mM EDTAを加えることで反応を止めた。2000×gで30分間、4℃において遠心した後、上清(クロマチン抽出物)を得た。 A chromatin extract (0.5 g protein) from HeLa cells was basically prepared according to the method described in Non-Patent Document 14. That is, a chromatin precipitate is obtained as a residue of a nuclear extract prepared using a buffer containing 1 mM streptozotocin (STZ), and is obtained as a micrococcal nuclease (MNase) buffer [20 mM Tris-HCl, 1 mM CaCl 2 , 2 mM MgCl 2 , 0 1 M KCl, 0.1% (v / v) Triton-X, 0.3 M sucrose, 1 mM DTT, 1 mM benzamide, 0.2 mM PMSF, 1 mM STZ, pH 7.9]. After adding 3 U / mL MNase, the sample was incubated for 30 minutes at room temperature with continuous homogenization, and then the reaction was stopped by adding 5 mM EGTA and 5 mM EDTA. After centrifugation at 2000 × g for 30 minutes at 4 ° C., a supernatant (chromatin extract) was obtained.

得られたクロマチン抽出物をWGAレクチンアガロースカラム(Vector社製)に通し、その流出分画をさらに前記α−O−GlcNAc抗体を固定化したビーズと混合し、4℃において8時間攪拌した。バッファーD[20mM Tris−HCl,0.2mM EDTA,5mM MgCl,0.1M KCl,0.05%(v/v)NP−40,10%(v/v) グリセロール,1mM DTT,1mM benzamidine,0.2mM PMSF,1mM STZ,pH7.9]を用いて3回洗浄した後、糖タンパク質を、0.4mg/mLのGlcNAc−O−Ser(MBL)を加えたバッファーDを用いて2回溶出し(elution#1及び#2)、最後に0.1M グリシン−HCl(pH2.0)を用いて溶出した(elution#3)。溶出されたタンパク質はメタノール−クロロホルム沈殿により脱塩し、トリプシン(Promega社製)により消化し、自動LC−MS/MS装置(C18 ESI逆相カラムを配管した(LC assist)Zaplous nano−LC (AMR)、Finnegan LTQ ion−trap mass spectrometer (Thermo))にロードした。LC−MS/MSデータはThermo BioWorks (Thermo)及びSEQUEST (Thermo)を用いて処理し、タンパク質を同定した。同定されたタンパク質は“gene functional classification tool”(DAVID bioinformatics resources 6.7 (http://david.abcc.ncifcrf.gov/))を用いて更に解析した。 The obtained chromatin extract was passed through a WGA lectin agarose column (manufactured by Vector), and the effluent fraction was further mixed with beads immobilized with the α-O-GlcNAc antibody, followed by stirring at 4 ° C. for 8 hours. Buffer D [20 mM Tris-HCl, 0.2 mM EDTA, 5 mM MgCl 2 , 0.1 M KCl, 0.05% (v / v) NP-40, 10% (v / v) glycerol, 1 mM DTT, 1 mM benzamide, After washing three times with 0.2 mM PMSF, 1 mM STZ, pH 7.9], the glycoprotein was eluted twice with buffer D supplemented with 0.4 mg / mL GlcNAc-O-Ser (MBL). (Elution # 1 and # 2) and finally eluted with 0.1 M glycine-HCl (pH 2.0) (elution # 3). The eluted protein was desalted by methanol-chloroform precipitation, digested with trypsin (manufactured by Promega), and an automatic LC-MS / MS apparatus (LC18ist, Zaprous nano-LC (AMR) piped with a C18 ESI reverse phase column). ), Finnegan LTQ ion-trap mass spectrometer (Thermo)). LC-MS / MS data were processed using Thermo BioWorks (Thermo) and SEQUEST (Thermo) to identify proteins. The identified protein was further analyzed using “gene functional classification tool” (DAVID bioinformatics resources 6.7 (http://david.abcc.ncifcrf.gov/)).

<インビトロN−アセチルグルコサミン化分析(ウェスタンブロッティング解析)>
組み換えOGTはフリーのヒストン、インビトロ会合ヒストン8量体と共にインキュベートした。H2BのN−アセチルグルコサミン化の効率はα−O−結合型N−アセチルグルコサミン(RL2)抗体を用いたWBにより分析した。
<In vitro N-acetylglucosamination analysis (Western blotting analysis)>
Recombinant OGT was incubated with free histones, in vitro associated histone octamers. The efficiency of H2B N-acetylglucosamine was analyzed by WB using an α-O-linked N-acetylglucosamine (RL2) antibody.

<インビトロN−アセチルグルコサミン化分析(オートラジオグラフィー解析)>
組み換えFLAG−OGTタンパク質(0.5μg)を0.5μgの組み換えヒストン及び0.2mM(0.2μCi)のUDP−[H]GlcNAc(PerkinElmer社製)と共に25μLの反応液(50mM Tris−HCl,12.5mM MgCl,1mM DTT,pH7.5)において24時間、37℃でインキュベートした。反応液はSDS−PAGEを用いて分離し、PVDF膜にブロットし、ENHANCE(NEN Lifescience社製)を吹き付けた後にオートラジオグラフィーにより解析した。
<In vitro N-acetylglucosamination analysis (autoradiographic analysis)>
Recombinant FLAG-OGT protein (0.5 μg) was combined with 0.5 μg of recombinant histone and 0.2 mM (0.2 μCi) of UDP- [ 3 H] GlcNAc (PerkinElmer) in 25 μL of reaction solution (50 mM Tris-HCl, 12.5 mM MgCl 2 , 1 mM DTT, pH 7.5) and incubated at 37 ° C. for 24 hours. The reaction solution was separated using SDS-PAGE, blotted onto a PVDF membrane, sprayed with EN 3 HANCE (manufactured by NEN Lifescience), and then analyzed by autoradiography.

また、ヒトHela細胞及びハエS2細胞由来のコアヒストン八量体(0.5μg)と、組み換えOGTタンパク質(0.5μg)及びUDP−[H−]GlcNAc(0.2μCi)とを、37℃で10時間反応させた。得られた反応物は前記同様SDS−PAGEにより展開し、そしてメンブレン上に電気転写を行った。反応したヒストン八量体はCDD染色により可視化し、オートラジオグラフィー解析に供した。 In addition, a core histone octamer (0.5 μg) derived from human Hela cells and fly S2 cells, a recombinant OGT protein (0.5 μg) and UDP- [ 3 H-] GlcNAc (0.2 μCi) at 37 ° C. The reaction was allowed for 10 hours. The obtained reaction product was developed by SDS-PAGE as described above, and electrotransfer was performed on the membrane. The reacted histone octamer was visualized by CDD staining and subjected to autoradiographic analysis.

<インビトロN−アセチルグルコサミン化分析(質量分析)>
組み換えヒストン(1μg)又はインビトロにおいて再構成した組み換えヒストン8量体(1μg)は、組み換えFLAG−OGTにより、25μL反応液(50mM Tris−HCl,2mM UDP−GlcNAc,12.5mM MgCl,1mM DTT,pH7.5)において24時間、37℃でN−アセチルグルコサミン化した。反応液はナノ−LC ESI−TOF質量分析装置(ZORBAX 300SB−C18 カラム(Agilent)を配管した1100 nanoLC(Agilent)、micrOTOF (Bruker))を用いて解析した。また、反応液をトリプシン(Promega社製)により分断し、MB−LAC WGA kit(Bruker社製)を用いて糖ペプチドの精製を行った。濃縮糖ペプチドはナノ−LC ESI−ETDイオントラップ質量分析装置(ZORBAX 300SB−C18(Agilent社製)を配管したAgilent HP1200 Nano(Agilent社製)、amaZon ETD(Bruker社製))を用いて解析した。
<In vitro N-acetylglucosamination analysis (mass spectrometry)>
Recombinant histone (1 μg) or recombinant histone octamer (1 μg) reconstituted in vitro was prepared by recombinant FLAG-OGT using a 25 μL reaction solution (50 mM Tris-HCl, 2 mM UDP-GlcNAc, 12.5 mM MgCl 2 , 1 mM DTT, N-acetylglucosamined at 37 ° C. for 24 hours at pH 7.5). The reaction solution was analyzed using a nano-LC ESI-TOF mass spectrometer (1100 nanoLC (Agilent), microCROF (Bruker)) piped with a ZORBAX 300SB-C18 column (Agilent). Further, the reaction solution was divided by trypsin (manufactured by Promega), and the glycopeptide was purified using MB-LAC WGA kit (manufactured by Bruker). The concentrated glycopeptide was analyzed using a nano-LC ESI-ETD ion trap mass spectrometer (Agilent HP1200 Nano (Agilent), amaZon ETD (Bruker)) piped with ZORBAX 300SB-C18 (Agilent). .

<インビトロユビキチン化分析>
N−アセチルグルコサミン化ヒストン(1μg)は、E1(0.1μg)、RAD6 (0.2μg)、BRE1複合体(0.5μg)、ユビキチン(3μg)を用いて、50mM Tris(pH7.9)、5mM MgCl、4mM ATPにおいて、24時間、37℃でユビキチン化した。そして、得られた反応生成物はSDS−PAGEによって展開し、ウェスタンブロッティング分析に供した。
<In vitro ubiquitination analysis>
N-acetylglucosamined histone (1 μg) is 50 mM Tris (pH 7.9) using E1 (0.1 μg), RAD6 (0.2 μg), BRE1 complex (0.5 μg), ubiquitin (3 μg), Ubiquitination was carried out at 37 ° C. for 24 hours in 5 mM MgCl 2 , 4 mM ATP. The obtained reaction product was developed by SDS-PAGE and subjected to Western blotting analysis.

<ChIP−Seq及びChIP−qPCR>
ChIP及びChIP−Seqライブラリーの構築は「Heら、Nat Genet、2010年、42巻、4号、343〜347ページ」に記載の方法に従って行った。また、得られたライブラリーは、Genome Analyzer(Illumina社製)を用いて塩基配列(35塩基対)を決定した。さらに、ライブラリー中の興味ある断片は、特異的プロモータセットとThermal Cycler TP800(TAKARA社製)とSYBR Premix Ex Taq II(TAKARA社製)とを用いたqPCRにより定量した。なお、特異的プロモータセットは下記の通りである。
(For peak 1082PGK1遺伝子)
5’−CGGACGTGACAAACGGAAG−3’
:配列番号4
5’−CTATTGGCCACAGCCCATC−3’
:配列番号5
(PGK1遺伝子のエクソン3)
5’−ACAATGGAGCCAAGTCGGTAG−3’
:配列番号6
5’−TTGCCCAGCAGAGATTTGAG−3’
:配列番号7
(PGK1遺伝子のエクソン5)
5’−CCGAGCCAGCCAAAATAGAAG−3’
:配列番号8
5’−TGAGCAGTGCCAAAAGCATC−3’
:配列番号9
(PGK1遺伝子のエクソン7)
5’−AGTTGCAGACAAGATCCAGCTC−3’
:配列番号10
5’−TCCACTTGGCATTTGTTTCC−3’
:配列番号11
(PGK1遺伝子のエクソン9)
5’−GATTGTGTGGAATGGTCCTGTG−3’
:配列番号12
5’−AAGTGGCTTTCACCACCTCATC−3’
:配列番号13
(PGK1遺伝子の転写終了位置(TTS)
5’−AGGAGAATGGCGTGAACCTG−3’
:配列番号14
5’−CACACATGGGTATGCTCTTTATGC−3’
:配列番号15
なお、各プライマーセットとPGK1遺伝子との対応関係は図54に示した。
<ChIP-Seq and ChIP-qPCR>
The ChIP and ChIP-Seq libraries were constructed according to the method described in “He et al., Nat Genet, 2010, Vol. 42, No. 4, pages 343-347”. In addition, the base sequence (35 base pairs) of the obtained library was determined using Genome Analyzer (manufactured by Illumina). Furthermore, the fragment of interest in the library was quantified by qPCR using a specific promoter set, Thermal Cycler TP800 (manufactured by TAKARA) and SYBR Premix Ex Taq II (manufactured by TAKARA). The specific promoter set is as follows.
(For peak 1082PGK1 gene)
5′-CGGACGGTGACAAACGGAAG-3 ′
: SEQ ID NO: 4
5'-CTATTGGCCACAGCCCATC-3 '
: SEQ ID NO: 5
(Exon 3 of PGK1 gene)
5'-ACAATGGAGCCAAGTCGGTAG-3 '
: SEQ ID NO: 6
5'-TTGCCCAGCAGAGATTTGAG-3 '
: SEQ ID NO: 7
(Exon 5 of PGK1 gene)
5′-CCGAGCCAGCCAAAATAGAAG-3 ′
: SEQ ID NO: 8
5'-TGAGCAGTGCCCAAAAGCATC-3 '
: SEQ ID NO: 9
(Exon 7 of PGK1 gene)
5′-AGTTGCAGACAAGATCCAGCTC-3 ′
: SEQ ID NO: 10
5'-TCACTACTGGCATTTGTTTCC-3 '
: SEQ ID NO: 11
(Exon 9 of PGK1 gene)
5′-GATTTGTGTGGAATGGTCCTTG-3 ′
: SEQ ID NO: 12
5′-AAGTGGCTTTCACCACCCTCATC-3 ′
: SEQ ID NO: 13
(PGK1 gene transcription end position (TTS)
5′-AGGAGAATGGCGGTGAACCTG-3 ′
: SEQ ID NO: 14
5'-CACACATGGGTTAGCTCTTTATGC-3 '
: SEQ ID NO: 15
The correspondence between each primer set and the PGK1 gene is shown in FIG.

(実施例1)
<核内におけるO−結合型N−アセチルグルコサミン化糖タンパク質の探索>
クロマチン再編成に寄与する未知の核内のN−アセチルグルコサミン化糖タンパク質を探索するために、O−結合型N−アセチルグルコサミン化部位を検出することができる特異的抗体を用いた免疫アフィニティー精製を行った。すなわち、タンパク質のO−結合型N−アセチルグルコサミン化は過剰にN−アセチルグルコサミン前駆体が存在することでひき起こされるため、先ず、HeLa細胞を高グルコース条件で培養し、かかる細胞からクロマチン抽出物を調製し、過剰なO−結合型N−アセチルグルコサミン化が生じていることを抗O−結合型N−アセチルグルコサミンモノクローナル抗体(RL2抗体)を用いたウェスタンブロッテッィングにより確認した(図1 参照)。次いで、かかるクロマチン抽出物を、WGAアガロースカラムと、固定化抗O−結合型N−アセチルグルコサミンモノクローナル(RL2)抗体をコートした磁性ビーズとを用いて、段階的に精製した(図2 参照)。そして、かかる精製物をトリプシンにより消化し、トリプシン処理したペプチドについて、液体クロマトグラフィー(LC)−マススペクトル(MS)/MS分析によりプロテオーム解析を行った。既に報告されている、RNAプロセッシング、翻訳、核内輸送において機能するO−結合型N−アセチルグルコサミン糖タンパク質を含む、全部で284の因子が確認された(図3 参照)。
Example 1
<Search for O-linked N-acetylglucosamined glycoprotein in the nucleus>
In order to search for N-acetylglucosamined glycoproteins in unknown nuclei that contribute to chromatin reorganization, immunoaffinity purification using specific antibodies capable of detecting O-linked N-acetylglucosamined sites was performed. went. That is, since O-linked N-acetylglucosamine of protein is caused by the presence of an excessive N-acetylglucosamine precursor, first, HeLa cells are cultured under high glucose conditions, and chromatin extract is obtained from such cells. And that the occurrence of excessive O-linked N-acetylglucosamine was confirmed by Western blotting using an anti-O-linked N-acetylglucosamine monoclonal antibody (RL2 antibody) (see FIG. 1). ). Then, the chromatin extract was purified stepwise using a WGA agarose column and magnetic beads coated with an immobilized anti-O-linked N-acetylglucosamine monoclonal (RL2) antibody (see FIG. 2). The purified product was digested with trypsin, and the trypsin-treated peptide was subjected to proteome analysis by liquid chromatography (LC) -mass spectrum (MS) / MS analysis. A total of 284 factors were identified, including the previously reported O-linked N-acetylglucosamine glycoproteins that function in RNA processing, translation, and nuclear transport (see FIG. 3).

一方、前記精製物をSDS−PAGEにて展開し、銀染色を用いて分析することにより、ヒストン8量体を構成するヒストンタンパク質もO−結合型N−アセチルグルコサミン糖タンパク質になり得ることが明らかになった(図2 参照)。また、RL2抗体を用いて内在性のヒストンを検出することはできなかったが(図には示していない)、ヒストン8量体を構成するO−結合型N−アセチルグルコサミン糖タンパク質の存在はウェスタンブロッティングによる分析からも明らかになった(図4 参照)。   On the other hand, when the purified product is developed by SDS-PAGE and analyzed using silver staining, it is clear that the histone protein constituting the histone octamer can also be an O-linked N-acetylglucosamine glycoprotein. (See Fig. 2). Although endogenous histones could not be detected using the RL2 antibody (not shown in the figure), the presence of O-linked N-acetylglucosamine glycoprotein constituting histone octamers It became clear from the analysis by blotting (see Fig. 4).

(実施例2)
<精製ヒストンのO−結合型N−アセチルグルコサミン化>
OGTは、核内でタンパク質のO−結合型N−アセチルグルコサミン化をすることが知られている唯一の酵素であるため(「Dongら、J Biol Chem、2004年、279巻、3号、1577ページ」 参照)、ヒストンタンパク質はOGTの基質であるかどうかを検証した。先ず、組み換えヒトOGT(図5 参照)及びヒストンタンパク質(図6下段 参照)を用いて、インビトロ酵素分析を行った。得られた結果を図6に示す。図6に示した結果から明らかなように、ヒストンH2A及びH2B、ヒストンH2A変異体(H2A.X及びH2A.Z)は、既に本発明者等によってOGTの基質であることが明らかであるMLL5(図7 参照)と同様に、OGTによってインビトロでグリコシル化されることが明らかになった。
(Example 2)
<O-linked N-acetylglucosamination of purified histone>
OGT is the only enzyme known to do O-linked N-acetylglucosamination of proteins in the nucleus (“Dong et al., J Biol Chem, 2004, 279, 3, 1577). Page ”), whether histone protein is a substrate of OGT. First, in vitro enzyme analysis was performed using recombinant human OGT (see FIG. 5) and histone protein (see the bottom of FIG. 6). The obtained result is shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 6, histones H2A and H2B and histone H2A mutants (H2A.X and H2A.Z) have already been confirmed by the present inventors to be substrates of OGT5 ( Similar to FIG. 7, it was revealed that it was glycosylated in vitro by OGT.

次に、ヒストンを修飾する酵素の基質特異性は、8量体中に存在しているヒストンタンパク質と、単サブユニットで存在しているヒストンタンパク質とでは異なるため、ヒストン8量体をを用いて、インビトロ酵素分析を行った。得られた結果を図8及び図9に示す。図8及び図9に示した結果から明らかなように、ヒストン8量体においては、ヒストンH2Bがヒストン8量体の表面に露出し、OGTによってグリコシル化された(図8 参照)。また、会合したショウジョウバエ由来のヒストン8量体においても、ヒストンH2BがN−アセチルグルコサミン化されることが明らかになり(図9 参照)、ヒストンH2BのO−結合型N−アセチルグルコサミン修飾は後生動物においても起こることが実証された。   Next, since the substrate specificity of the enzyme that modifies histones differs between histone proteins present in the octamer and histone proteins present in a single subunit, the histone octamer is used. In vitro enzyme analysis was performed. The obtained results are shown in FIGS. As is clear from the results shown in FIGS. 8 and 9, in the histone octamer, the histone H2B was exposed on the surface of the histone octamer and was glycosylated by OGT (see FIG. 8). In addition, it was revealed that histone H2B is also N-acetylglucosamined in the associated Drosophila-derived histone octamer (see FIG. 9), and O-linked N-acetylglucosamine modification of histone H2B is a metazoan. Has also been demonstrated to occur.

(実施例3)
<ヒストンH2Bにおける、OGTによるN−アセチルグルコサミン化サイトの探索>
次に、OGTに媒介されるモノサッカライド付加部分の共通配列は分かっておらず(非特許文献19 参照)、関連するデータベースの検索が不可能であったため(「Kaleemら、J Cell Biochem、2008年、103巻、3号、835ページ」 参照)、二つの異なるアプローチ(質量分析及びH2Bペプチドライブラリを用いたインビトロOGT分析)によって、H2Bタンパク質におけるO−結合型N−アセチルグルコサミン化サイトの位置を決定することにした。
(Example 3)
<Search for N-acetylglucosamination site by OGT in histone H2B>
Next, since the consensus sequence of the monosaccharide addition moiety mediated by OGT was not known (see Non-Patent Document 19), it was impossible to search related databases (“Kaleem et al., J Cell Biochem, 2008). 103, No. 3, p. 835), two different approaches (mass spectrometry and in vitro OGT analysis using H2B peptide library) determine the position of the O-linked N-acetylglucosamine site in the H2B protein. Decided to do.

先ず、質量分析によって、N−アセチルグルコサミン化H2Bヒストン8量体の電子移動解離(ETD)−MS/MSにより、理論的質量値から+203Da(N−アセチルグルコサミン部分の期待質量)シフトした位置に91番目のセリン、112番目のセリン及び123番目のセリンのピークがあることが明らかになった(図10〜14 参照)。また、四重極(Q)−TOF MS評価において、ジ−又はトリ−部分(N−アセチルグルコサミン化部分)と定量的に比較するとモノサッカライドの付加が影響を与えているようにも見えるが(図15 参照)、OGTは同時に最大3つのN−アセチルグルコサミンをヒストンH2Bに転移することができることが明らかになった。   First, by mass spectrometry, the electron transfer dissociation (ETD) -MS / MS of the N-acetylglucosamined H2B histone octamer is 91 to a position shifted from the theoretical mass value by +203 Da (expected mass of the N-acetylglucosamine moiety). It was revealed that there are peaks of the 1st serine, the 112th serine and the 123rd serine (see FIGS. 10 to 14). In addition, in the quadrupole (Q) -TOF MS evaluation, it seems that the addition of monosaccharide has an influence when compared quantitatively with a di- or tri- moiety (N-acetylglucosaminated moiety) ( It was revealed that OGT can simultaneously transfer up to three N-acetylglucosamines to histone H2B.

次に、H2Bペプチドライブラリを用いたインビトロOGT分析H2Bの全長をカバーする15merのペプチドアレイを用いたインビトロOGT(表1 参照)により、H2BのC末端のαへリックス(αC)における101〜115又は111〜125アミノ酸残基で、2つのピークが観察された(図16 参照)。しかしながら、101〜115ペプチドのピークは、111〜125ペプチドにおけるピークより十分に大きかった。これは、マトリクス支援レーザー脱離イオン化質量分析によると、より大きな101〜115ペプチドにおけるピークは、単一の部分(N−アセチルグルコサミン化部分)を有しているためであると考えられる(図17〜18 参照)。これらの結果より、H2Bの第一のO−結合型N−アセチルグルコサミン化部位は112番目のセリンであることが示唆された。   Next, in vitro OGT analysis using the H2B peptide library 101-115 in the C-terminal α helix (αC) of H2B by in vitro OGT (see Table 1) using a 15-mer peptide array covering the entire length of H2B or Two peaks were observed at 111-125 amino acid residues (see FIG. 16). However, the peaks for 101-115 peptides were much larger than those for 111-125 peptides. This is considered to be because the larger peak in the 101-115 peptide has a single portion (N-acetylglucosamined portion) according to matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (FIG. 17). -18). From these results, it was suggested that the first O-linked N-acetylglucosamination site of H2B is the 112th serine.

そして、112番目のセリンがN−アセチルグルコサミン化される部位であることを実証するため、ヒストンH2Bの変異体を大腸菌にて発現させ、インビトロのOGTアッセイに供した。ヒストンH2Bテール(tail、尾部)のセリン/スレオニン残基を各々アラニンに置換した変異体においては、112番目のセリンの置換体及び122番目のスレオニンの置換体を除いては、グリコシル化の程度は減少しなかった(図19〜図22 参照)。   Then, in order to demonstrate that the 112th serine is a site to be N-acetylglucosamined, a histone H2B mutant was expressed in Escherichia coli and subjected to in vitro OGT assay. In the mutants in which the serine / threonine residues of the histone H2B tail (tail) are each replaced with alanine, the degree of glycosylation is the same except for the 112th serine substitution and the 122th threonine substitution. It did not decrease (see FIGS. 19 to 22).

しかしながら、前述の通り、ETD−MS/MS分析では122番目のスレオニンはグリコシル化されそうにはなく、これらヒストンH2Bの2つの残基は後世動物において保存されており(図23 参照)、さらにヒストンH2Bタンパク質のα−へリックスにおいて構造上2つの残基は近接していることから(「Lugerら、Nature、1997年、389巻、6648号、251ページ」、図24 参照)、ヒストンH2Bタンパク質の112番目のセリンのN−アセチルグルコサミン化(H2B S112 GlcNAc)にはこのスレオニン残基は、おそらくはOGTの足場として機能するために必須であるということが示唆された。   However, as described above, in the ETD-MS / MS analysis, the threonine at position 122 is unlikely to be glycosylated, and these two residues of histone H2B are conserved in later animals (see FIG. 23). Because of the structural proximity of the two residues in the α-helix of the H2B protein (see Luger et al., Nature 1997, 389, 6648, page 251), see FIG. It was suggested that this threonine residue is essential for N-acetylglucosamination of the 112th serine (H2B S112 GlcNAc), probably to function as a scaffold for OGT.

(実施例4)
<ヒストンH2Bタンパク質の112番目のセリンのN−アセチルグルコサミン化された部位に結合する抗体の作製及びその評価>
既存のO−結合型N−アセチルグルコサミンを検出する抗体では内在性のH2B−S112のグリコシル化を検出することはできなかったので(データは示していない)、生細胞におけるH2Bの112番目のセリンのN−アセチルグルコサミン化を観察するために、112番目のセリンがN−アセチルグルコサミン化されたH2Bペプチドに対するいくつかの抗体を作製した。得られたモノクローナル抗体からH2B−S112のN−アセチルグルコサミン化を高精度で特異的に検出できるものを選択し、これを以降の分析に用いた(以降、α−H2B−S112−GlcNAcとも称する。図25〜27 参照)。先ず、通常のHeLa細胞の培養条件において、H2Bの112番目のセリンはある程度O−結合型N−アセチルグルコサミン化されることが確認された(図28 参照)。次に、培養培地をグルコース枯渇培地にすると、急速に脱グルコシル化がひき起こされることが明らかになった(図28 参照)。一方、グルコースを徐々に補給するとH2B−S112−GlcNAc量は回復するも明らかになった(図29 参照)。特に、このようなグルコース濃度に応答したH2B−S112−GlcNAc量の変化はHeLa細胞の細胞倍化時間よりも早いものであることが明らかになった(図29及び図30 参照)。
Example 4
<Preparation and Evaluation of Antibody that Binds to N-Acetylglucosamined Site of 112th Serine of Histone H2B Protein>
Since the antibody that detects existing O-linked N-acetylglucosamine could not detect glycosylation of endogenous H2B-S112 (data not shown), the H2B 112th serine in living cells. In order to observe the N-acetylglucosamine formation, several antibodies against the H2B peptide in which the 112th serine was N-acetylglucosamined were prepared. From the obtained monoclonal antibody, one capable of specifically detecting N-acetylglucosamine of H2B-S112 with high accuracy was selected and used for the subsequent analysis (hereinafter also referred to as α-H2B-S112-GlcNAc). See Figures 25-27). First, under normal HeLa cell culture conditions, it was confirmed that the 112th serine of H2B was O-linked N-acetylglucosamined to some extent (see FIG. 28). Next, it was revealed that deglucosylation was rapidly caused when the culture medium was a glucose-depleted medium (see FIG. 28). On the other hand, it was revealed that the amount of H2B-S112-GlcNAc recovered when glucose was gradually replenished (see FIG. 29). In particular, it was revealed that the change in the amount of H2B-S112-GlcNAc in response to such a glucose concentration was faster than the cell doubling time of HeLa cells (see FIGS. 29 and 30).

(実施例5)
<H2BN−アセチルグルコサミン化とH2Bモノユビキチン化との関連の有無についての検証>
次に、ヒストン修飾は相互に影響を及ぼしあってクロマチン状態を決定するため、H2B−S112−GlcNAcの他のヒストン修飾への影響を調べた。すなわち、従来のモノユビキチン化に関する報告から(「Sunら、Nature、2002年、418巻、6893号、104ページ」、「Minskyら、Nat Cell Biol、2008年、10巻、4号、483ページ」 参照)、H2Bの112番目のセリン残基の近傍において(図24 参照)、H2Bの120番目のリシンを分析対象として選択した。また、酵母菌におけるデータはグルコース及び他の糖質はH2Bの120番目のリシンのユビキチン化(H2B−K120−ub)をひき起こすことを示唆している(Dongら、J Biol Chem、2004年、279巻、3号、1577ページ 参照)。そこで、グルコース枯渇条件で24時間培養を行った細胞において、H2B−S112−GlcNAc量を増加するためのグルコース処理した後に、ユビキチン化を観察して経時的解析を行った。得られた結果を図29及び30に示す。図29及び30に示した結果から明らかなように、RL2免疫反応タンパク質として検出される、全タンパク質のN−アセチルグルコサミン化の段階的増加及びH2B−S112−GlcNAc量の明確な増加は2時間後に観察された。また、H2B−S112−GlcNAc量の有意な上昇の6時間後、H2B−K120−ub量の明確なアップレギュレーションが観察された。
(Example 5)
<Verification of whether or not there is an association between H2BN-acetylglucosamine and H2B monoubiquitination>
Next, since histone modifications interact with each other to determine chromatin status, the effect of H2B-S112-GlcNAc on other histone modifications was examined. That is, from reports on conventional monoubiquitination (“Sun et al., Nature, 2002, 418, 6893, p. 104”, “Minsky et al., Nat Cell Biol, 2008, 10, 10, 4, 483”). In the vicinity of the 112th serine residue of H2B (see FIG. 24), the 120th lysine of H2B was selected for analysis. Data in yeast also suggest that glucose and other carbohydrates cause ubiquitination of H2B 120th lysine (H2B-K120-ub) (Dong et al., J Biol Chem, 2004, 279, No. 3, page 1577). Therefore, in cells cultured for 24 hours under glucose-depleted conditions, glucose treatment was performed to increase the amount of H2B-S112-GlcNAc, and then ubiquitination was observed and analyzed over time. The obtained results are shown in FIGS. As is clear from the results shown in FIGS. 29 and 30, a gradual increase in N-acetylglucosamineation of all proteins and a clear increase in the amount of H2B-S112-GlcNAc detected as RL2 immunoreactive protein occurred after 2 hours. Observed. In addition, a clear up-regulation of the amount of H2B-K120-ub was observed 6 hours after a significant increase in the amount of H2B-S112-GlcNAc.

次に、H2B−S112−GlcNAcとH2B−K120−ubとの相関について、OGTに対する短いヘアピンRNAi構造(図31〜33 参照)を用いたOGTノックダウン実験によりさらに検討した。得られた結果を図34に示す。図34に示した結果から明らかなように、ノックダウンHeLa細胞において、クロマチンにおけるO−結合型N−アセチルグルコサミン量はH2B−K120−ub量の減少と共に減少した(図34 参照)。従って、HeLa細胞において、H2Bの112番目のセリンのグリコシル化がH2Bの120番目のリシンのモノユビキチン化を促進することが明らかになった。   Next, the correlation between H2B-S112-GlcNAc and H2B-K120-ub was further examined by an OGT knockdown experiment using a short hairpin RNAi structure against OGT (see FIGS. 31 to 33). The obtained results are shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 34, in knockdown HeLa cells, the amount of O-linked N-acetylglucosamine in chromatin decreased with a decrease in the amount of H2B-K120-ub (see FIG. 34). Therefore, it was revealed that glycosylation of the 112th serine of H2B promotes monoubiquitination of the 120th lysine of H2B in HeLa cells.

(実施例6)
<H2Bの112番目のセリンのN−アセチルグルコサミン化及び120番目のリシンのモノユビキチン化と、細胞外グルコース及び細胞間ヘキソサミン生合成経路との相関についての検証>
前述のH2Bの112番目のセリンのN−アセチルグルコサミン化及び120番目のリシンのモノユビキチン化は、どのような糖の代謝経路に依存しているのかを検証するために、前述のグルコース(Glc)の代わりに、ピルビン酸(Pyr)又はグルコサミン(GlcNAc)を添加して、実施例5に記載と同様の分析を行った。得られた結果を図35に示す。図35に示した結果から明らかなように、ピルビン酸ではなく、グルコサミンがH2BのN−アセチルグルコサミン化を亢進させることができたため、他のN−アセチルグルコサミン化タンパク質のように、H2Bの112番目のセリンのN−アセチルグルコサミン化はHBP経路に依存していることが示唆された。
(Example 6)
<Verification of N-acetylglucosamineation of 112th serine of H2B and monoubiquitination of 120th lysine and extracellular glucose and intercellular hexosamine biosynthesis pathway>
In order to verify what kind of sugar metabolic pathway the N-acetylglucosamination of the 112th serine of H2B and the monoubiquitination of the 120th lysine depend on the above-mentioned glucose (Glc) Instead of pyruvate (Pyr) or glucosamine (GlcNAc), the same analysis as described in Example 5 was performed. The obtained results are shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 35, glucosamine, not pyruvic acid, was able to enhance N-acetylglucosamination of H2B, so that, like other N-acetylglucosamined proteins, the 112th position of H2B. It was suggested that N-acetylglucosamination of serine is dependent on the HBP pathway.

この点について更に解明するために、HBP経路をブロックする二つの阻害剤(DON及びAZA)をグルコースよってひき起こされるH2Bの112番目のセリンのグリコシル化において検証した。得られた結果を図35に示す。図35に示した結果から明らかなように、どちらの阻害剤もグリコシル化を低下させた。特に、H2Bの112番目のセリンのグリコシル化が低下する条件下では、H2B−K120−ub量もまたダウンレギュレートされた。   To further elucidate this point, two inhibitors (DON and AZA) that block the HBP pathway were tested in glycosylation of the 112th serine of H2B caused by glucose. The obtained results are shown in FIG. As is apparent from the results shown in FIG. 35, both inhibitors reduced glycosylation. In particular, the amount of H2B-K120-ub was also down-regulated under conditions where H2B 112th serine glycosylation was reduced.

また、OGTによるN−アセチルグルコサミン化に必須のアミノ酸(S112及びT122)をアラニンに置換したAA変異H2Bを用いて同様の試験を行った。得られた結果を図36に示す。図36に示した結果から明らかなように、この変異体の過剰発現においては、H2B−S112−GlcNAc量及びH2B−K120−ub量のグルコース応答性が消失していた。OGTによるタンパク質のN−アセチルグルコサミン化はHBPを介した細胞外グルコースから供給される細胞内のUDP−GlcNAc量に依存するという本発明者等による先の報告(非特許文献22及び23 参照)と併せて、これらの結果より、H2B−S112−GlcNAc量はH2B−K120−ub量と同様に細胞外グルコース濃度とHBP経路の状態との両方に応じて変動することが明らかになった。   Moreover, the same test was done using AA mutation H2B which substituted the amino acid (S112 and T122) essential for N-acetylglucosamination by OGT by alanine. The obtained result is shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 36, in the overexpression of this mutant, the glucose responsiveness of the H2B-S112-GlcNAc level and the H2B-K120-ub level disappeared. The previous report by the present inventors that N-acetylglucosamine of proteins by OGT depends on the amount of UDP-GlcNAc in cells supplied from extracellular glucose via HBP (see Non-Patent Documents 22 and 23) In addition, these results revealed that the amount of H2B-S112-GlcNAc varies depending on both the extracellular glucose concentration and the state of the HBP pathway, similarly to the amount of H2B-K120-ub.

従って、HBPを介した細胞外グルコース濃度の上昇に依存して、OGTの酵素活性は亢進され、次いでヒストンのグリコシル化は亢進されるので、グリコシル化されたヒストンタンパク質は血清グルコース量の検出指標になる得ることも明らかとなった。   Therefore, depending on the increase in extracellular glucose concentration mediated by HBP, the enzyme activity of OGT is enhanced, and then the glycosylation of histone is enhanced, so that the glycosylated histone protein can be used as a detection index of serum glucose level. It became clear that it could be.

(実施例7)
<H2BのN−アセチルグルコサミン化からH2Bのユビキチン化に至る分子的機序の解析>
生細胞内で見られる、H2B−S112−GlcNAcに続いて生じるH2B−K120−ubの分子的機序を解析した。E3リガーゼに媒介されるユビキチン化のための標識として、糖タンパク質と結合しているサッカライドにおけるN−アセチルグルコサミン部分が提供されることが示されていることから(「Yoshidaら、Nature、2002年、418巻、6896号、438ページ」 参照)、我々はH2BユビキチンE3リガーゼがN−アセチルグルコサミン化H2B−S112に集積されることの可能性を検討した。すなわち、H2Bの120番目のリシン部位にモノユビキチン化をもたらすことがインビトロにおいて証明されている、H2BのE3リガーゼ、BRE1A/1B複合体を用いて分析した。得られた結果を図37及び図38に示す。図37及び図38に示した結果から明らかなように、HeLa細胞においてBRE1Aと標識化ヒストンH2Bの共免疫沈降が観察された。一方、標識化AA変異H2BはBRE1Aと結合しなかった(図37 参照)。また、この内在性BRE1Aと内在性ヒストンH2Bとの結合はグルコース枯渇(cont.)により減少した一方で、グルコースの添加(Glc)後に急速に回復した(図38 参照)。
(Example 7)
<Analysis of molecular mechanism from N-acetylglucosamination of H2B to ubiquitination of H2B>
The molecular mechanism of H2B-K120-ub that occurs following H2B-S112-GlcNAc found in living cells was analyzed. It has been shown that an N-acetylglucosamine moiety in a saccharide linked to a glycoprotein is provided as a label for E3 ligase-mediated ubiquitination (“Yoshida et al., Nature, 2002, 418, 6896, p. 438), we examined the possibility that H2B ubiquitin E3 ligase is accumulated in N-acetylglucosamined H2B-S112. That is, analysis was performed using the H2B E3 ligase, BRE1A / 1B complex, which has been demonstrated in vitro to bring about monoubiquitination at the 120th lysine site of H2B. The obtained results are shown in FIGS. As is clear from the results shown in FIGS. 37 and 38, co-immunoprecipitation of BRE1A and labeled histone H2B was observed in HeLa cells. On the other hand, the labeled AA mutation H2B did not bind to BRE1A (see FIG. 37). In addition, the binding between endogenous BRE1A and endogenous histone H2B was decreased by glucose depletion (cont.), But rapidly recovered after addition of glucose (Glc) (see FIG. 38).

さらに、生体内におけるこれらの結果を確かめるために、インビトロで得たN−アセチルグルコサミン化組み換えH2Bタンパク質、並びに、組み換えE1、RAD6A(E2)、及びBRE1A/1B複合体(E3)を用いてインビトロユビキチン化分析を行った。得られた結果を図41に示す。図41に示した結果から明らかなように、BRE1複合体が存在しなくとも、E1及びRAD6AによってH2B−K120はある程度モノユビキチン化された。このユビキチン化はE3 BRE1A/1B 複合体(図39及び図40 参照)の存在下において有意に促進された。また、これらの条件下において、112番目のセリンがO−結合型N−アセチルグルコサミン化されているH2Bは、より効率よくモノユビキチン化されることが明らかになった(図41 参照)。従って、H2B−S112のN−アセチルグルコサミンがH2B−K120のモノユビキチン化を促進するユビキチンホロリガーゼを固定していることが示唆された。   Furthermore, in order to confirm these results in vivo, in vitro ubiquitin using N-acetylglucosamined recombinant H2B protein obtained in vitro and recombinant E1, RAD6A (E2), and BRE1A / 1B complex (E3) Chemical analysis was performed. The obtained result is shown in FIG. As is clear from the results shown in FIG. 41, H2B-K120 was monoubiquitinated to some extent by E1 and RAD6A even in the absence of the BRE1 complex. This ubiquitination was significantly promoted in the presence of the E3 BRE1A / 1B complex (see FIGS. 39 and 40). Under these conditions, H2B in which the 112th serine was O-linked N-acetylglucosamined was found to be more efficiently monoubiquitinated (see FIG. 41). Therefore, it was suggested that N-acetylglucosamine of H2B-S112 fixes ubiquitin hololigase that promotes monoubiquitination of H2B-K120.

(実施例8)
<真正染色質領域とH2B S112 GlcNAcサイトとの相関についての検証>
OGTが転写の共活性化の構成要素であるという本発明者らの以前の報告から(非特許文献23 参照)、H2B−S112−GlcNAcがクロマチンの活性化に関係していることが推測されるので、先ず、遺伝的アプローチ(白色遺伝子座がヘテロクロマチンに近接すると眼色がモザイクパターンを示すショウジョウバエ変異体(In(1)Wm4h)における班入り位置効果の多様化(PEV))を利用したPEVシステムにより(「Zhaoら、Cell、2008年、29巻、1号、92ページ」 参照)、OGT変異体において、クロマチン再構成におけるOGTの生理的役割を検証した。得られた結果を図42及び図43に示す。図42及び図43に示した結果から明らかなように、OGTの機能欠損変異体[super sex comb (sxc)](「Gambettaら、Science、2009年、325巻、5936号、93ページ」及び「Sinclairら、Proc Natl Acad Sci USA、2009年、106巻、32号、13427ページ」 参照)とかけあわせると、白色眼の遺伝子型が観察されたことから、OGTはクロマチンの不活性化を抑制することが明らかになった。
(Example 8)
<Verification of correlation between authentic chromatin region and H2B S112 GlcNAc site>
Our previous report that OGT is a component of transcriptional co-activation (see Non-Patent Document 23) suggests that H2B-S112-GlcNAc is involved in chromatin activation. So, first of all, PEV using a genetic approach (diversification of the position effect in the group (PEV) in a Drosophila mutant (In (1) W m4h ) whose eye color shows a mosaic pattern when the white locus is close to heterochromatin) By the system (see “Zhao et al., Cell, 2008, Vol. 29, No. 1, page 92”), the physiological role of OGT in chromatin reconstitution was verified in OGT mutants. The obtained results are shown in FIGS. As is apparent from the results shown in FIG. 42 and FIG. 43, OGT function-deficient mutant [super sex comb (sxc 1 )] (“Gambetta et al., Science, 2009, 325, 5936, page 93” When combined with "Sinclair et al., Proc Natl Acad Sci USA, 2009, 106, 32, 13427"), OGT suppresses inactivation of chromatin due to the observed genotype of white eyes It became clear to do.

次に、クロマチン状態におけるH2B−S112−GlcNAcの機能をより直接的に評価するために、我々はクロマチンの状態を示すマーカーを用いて、ハエの多糸染色体上のクロマチンにおける局在を調べた。得られた結果を図44〜48に示す。図44〜48に示した結果から明らかなように、H2B−S112−GlcNAcの領域は、H2B−K120−ubと同様に、H3K9 me2(ヒストンH3のジメチル化された9番目のリシン)の領域よりもよりH3K4 me2(ヒストンH3のジメチル化された4番目のリシン)の領域と重なっていた(図44〜47 参照)。また、H2B−S112−GlcNAcサイトはHeLa細胞において、真正染色質領域に濃縮されていた(図48 参照)。従って、少なくともハエの多糸染色体上では、H2B−S112−GlcNAcはクロマチンの不活性化よりもむしろクロマチンの活性化をサポートしていることが明らかになった。   Next, in order to more directly evaluate the function of H2B-S112-GlcNAc in the chromatin state, we investigated the localization of chromatin on the fly polytene chromosome using markers that indicate the state of chromatin. The obtained results are shown in FIGS. As apparent from the results shown in FIGS. 44 to 48, the region of H2B-S112-GlcNAc is similar to H2B-K120-ub than the region of H3K9 me2 (the 9th lysine dimethylated from histone H3). Also overlapped with the region of H3K4 me2 (the fourth lysine dimethylated from histone H3) (see FIGS. 44 to 47). The H2B-S112-GlcNAc site was concentrated in the authentic chromatin region in HeLa cells (see FIG. 48). Thus, it was found that H2B-S112-GlcNAc supports chromatin activation rather than chromatin inactivation, at least on the fly polytene chromosome.

さらに、H2B−S112−GlcNAcのクロモソームレベルでの役割をより明らかにするために、α−H2B−S112−GlcNAcポリクローナル抗体を用いたクロマチン免疫沈降法によりHeLa細胞のゲノムワイド位置解析及び濃縮DNA断片のハイスループットシークエンシングを行った。得られた結果を図49〜52に示す。図49〜52に示した結果から明らかなように、H2B−S112−GlcNAcの濃縮は1088染色体領域において広範囲に分散しており、それらの半分は識別されたRefgenesの位置の10kb以内に位置していた(図49 参照)。また、H2B−S112−GlcNAcは主に遺伝子本体をカバーしていたが、プロモーター及び隣接する下流領域においてもその存在が確認された。そして、遺伝子発現マイクロアレイの解析においては、識別されたRefseq遺伝子の半分以上において転写活性が確認された(図50 参照)。また、メタ遺伝子座におけるH2B−S112−GlcNAcシグナルの平均プロファイル解析により、H2B−S112−GlcNAcシグナルは転写開始位置(TSS)において濃縮され、転写終了位置(TTS)まで維持されることが明らかになった(図51 参照)。Seqpos及びTRASFACモチーフ解析によると、グリコシル化濃縮領域はHNF4やCOUPTFsのようなエネルギー代謝に関連する多くの転写因子の結合モチーフ(転写因子結合サイトのコンセンサス配列)を含んでいることが確認された(表2、図52及び図53 参照)。   Furthermore, in order to clarify the role of H2B-S112-GlcNAc at the chromosome level, genome-wide location analysis of HeLa cells and analysis of concentrated DNA fragments were performed by chromatin immunoprecipitation using α-H2B-S112-GlcNAc polyclonal antibody. High throughput sequencing was performed. The obtained results are shown in FIGS. As is evident from the results shown in FIGS. 49-52, the H2B-S112-GlcNAc enrichment is widely distributed in the 1088 chromosomal region, half of which are located within 10 kb of the identified Refgenes position. (See FIG. 49). H2B-S112-GlcNAc mainly covered the gene body, but its presence was also confirmed in the promoter and the adjacent downstream region. In the gene expression microarray analysis, transcriptional activity was confirmed in more than half of the identified Refseq genes (see FIG. 50). In addition, the mean profile analysis of the H2B-S112-GlcNAc signal at the metalocus reveals that the H2B-S112-GlcNAc signal is concentrated at the transcription start position (TSS) and maintained up to the transcription end position (TTS). (See FIG. 51). According to Seqpos and TRASFAC motif analysis, it was confirmed that the glycosylation-enriched region contains binding motifs (consensus sequences of transcription factor binding sites) of many transcription factors related to energy metabolism such as HNF4 and COUPTFs ( Table 2, FIG. 52 and FIG. 53).

(実施例9)
<PGK1遺伝子における転写制御とH2B S112 GlcNAcサイトとの相関についての検証>
次に、前述のゲノムワイド位置解析の正当性を検証するために、ホスホグリセリン酸塩キナーゼ1(PGK1)遺伝子をRefseq遺伝子から選択し、ヒストン修飾解析を行った。すなわち、この遺伝子のプロモーターはHNF4結合部位を有し、そのプロモータ機能はグルコースに反応性を示すことが知られていることから(データは示していない)、プロモータ領域におけるヒストンH2Bの修飾を調べた。得られた結果を図54に示す。図54に示した結果から明らかなように、高濃度グルコース処理の後、H2B−S112−GlcNAcは12時間以内に急速に増加し、それに続いてH2B−K120−ub及びH3K4のメチル化が急速に増加した。
Example 9
<Verification of the correlation between the transcriptional control in the PGK1 gene and the H2B S112 GlcNAc site>
Next, in order to verify the validity of the genome-wide position analysis described above, the phosphoglycerate kinase 1 (PGK1) gene was selected from the Refseq gene, and histone modification analysis was performed. That is, since the promoter of this gene has an HNF4 binding site and its promoter function is known to be reactive to glucose (data not shown), the modification of histone H2B in the promoter region was examined. . The obtained results are shown in FIG. As is apparent from the results shown in FIG. 54, after high glucose treatment, H2B-S112-GlcNAc increases rapidly within 12 hours, followed by rapid methylation of H2B-K120-ub and H3K4. Increased.

従って、図55に示すように、HBPを介した細胞外グルコース濃度の上昇に依存して、OGTの酵素活性は亢進され、次いでPGK1遺伝子等におけるヒストンのグリコシル化が亢進される。また、かかるグリコシル化ヒストンの亢進は、ヒストンH2Bの120番目のリシンのユビキチン化、ヒストンH3の4番目のリシンのメチル化を誘導し、ひいてはPGK1遺伝子等の転写を活性化させることが明らかになった。   Therefore, as shown in FIG. 55, depending on the increase in extracellular glucose concentration via HBP, the enzyme activity of OGT is enhanced, and then the glycosylation of histone in the PGK1 gene and the like is enhanced. In addition, it has been clarified that such enhancement of glycosylated histone induces ubiquitination of 120th lysine of histone H2B and methylation of 4th lysine of histone H3, and thus activates transcription of PGK1 gene and the like. It was.

また「Folliら、PLoS One、2010年3月29日、5巻、3号、e9923」及び「Suhailら、Indian L Med Res、1990年2月、92巻、21〜23ページ」参照)に示されているように、PGK1遺伝子の発現異常(亢進)と1型(インスリン依存性)糖尿病との関連性は明らかになっているため、ヒストンタンパク質のグリコシル化を指標とした糖尿病等のメタボリックシンドロームに対する医薬品候補化合物のスクリーニングを行うことも可能である。   See also "Folli et al., PLoS One, March 29, 2010, Vol. 5, No. 3, e9923" and "Suhail et al., Indian L Med Res, February 1990, Vol. 92, pp. 21-23"). As described above, the relationship between abnormal expression (enhancement) of PGK1 gene and type 1 (insulin-dependent) diabetes has been clarified, and thus it is considered to be effective against metabolic syndrome such as diabetes using histone protein glycosylation as an index. It is also possible to screen for drug candidate compounds.

以上説明したように、本発明により、ヒストンタンパク質のグリコシル化の検出が可能となり、さらには、当該ヒストンタンパク質のグリコシル化を指標として、血清グルコース量の評価、メタボリックシンドロームの検査、及びメタボリックシンドロームに対する医薬品候補化合物のスクリーニングが可能となった。従って、本発明は、ヒストンタンパク質のグリコシル化と関係する生体内の機序の解明などを目的とする研究の他、糖尿病等のメタボリックシンドロームの検査や治療薬の開発等の医療分野において利用可能である。   As described above, the present invention makes it possible to detect glycosylation of histone proteins. Furthermore, using the glycosylation of histone proteins as an index, evaluation of serum glucose level, examination of metabolic syndrome, and pharmaceuticals against metabolic syndrome Candidate compounds can be screened. Therefore, the present invention can be used in the medical field such as examination of metabolic syndrome such as diabetes and development of therapeutic drugs in addition to research aimed at elucidating in vivo mechanisms related to glycosylation of histone proteins. is there.

配列番号1〜2
<223> shRNAの標的配列
配列番号3
<223> O−結合型N−アセチルグルコサミン化
配列番号4〜15
<223> 人工的に合成されたプライマーの配列
配列番号16〜61
<223> 人工的に合成されたポリペプチドの配列
配列番号67〜85
<223> 転写因子結合サイトのコンセンサス配列
配列番号67、68、70、73、74、76、80、83、及び84
<223> nは任意の塩基を示す
SEQ ID NOs: 1-2
<223> shRNA target sequence SEQ ID NO: 3
<223> O-linked N-acetylglucosamined SEQ ID NOs: 4-15
<223> Sequence of artificially synthesized primer SEQ ID NO: 16-61
<223> Sequence of Artificially Synthesized Polypeptide SEQ ID NO: 67-85
<223> Consensus sequence of transcription factor binding site SEQ ID NOs: 67, 68, 70, 73, 74, 76, 80, 83, and 84
<223> n represents an arbitrary base

Claims (17)

以下の(a)〜(b)の工程を含む、ヒストンタンパク質のグリコシル化を検出するための方法
(a)ヒストンタンパク質を含む試料を調製する工程
(b)前記試料において、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する工程。
A method for detecting glycosylation of a histone protein comprising the following steps (a) to (b): (a) a step of preparing a sample containing a histone protein (b) a glycosylated histone protein in the sample Detecting.
以下の(a)〜(b)の工程を含む、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出することを特徴とする、血清グルコース量を評価するための方法
(a)ヒストンタンパク質を含む試料を調製する工程
(b)前記試料において、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する工程。
A method for evaluating serum glucose level, comprising detecting a glycosylated histone protein comprising the following steps (a) to (b): (a) preparing a sample containing histone protein (B) detecting a glycosylated histone protein in the sample.
以下の(a)〜(b)の工程を含む、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出することを特徴とする、メタボリックシンドロームを検査するための方法
(a)ヒストンタンパク質を含む試料を調製する工程
(b)前記試料において、グリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する工程。
A method for examining metabolic syndrome, characterized by detecting a glycosylated histone protein comprising the following steps (a) to (b): (a) a step of preparing a sample containing histone protein ( b) detecting a glycosylated histone protein in the sample.
以下の(a)〜(d)の工程を含む、メタボリックシンドロームに対する医薬品候補化合物をスクリーニングするための方法
(a)ヒストンタンパク質を含む試料を調製する工程
(b)前記試料に被験化合物を接触させる工程
(c)被験化合物を接触させた前記試料におけるグリコシル化されたヒストンタンパク質を検出する工程
(d)被験化合物を接触させない場合と比較して、(c)で検出されたグリコシル化されたヒストンタンパク質の量を減少させる化合物を選択する工程。
A method for screening a drug candidate compound against metabolic syndrome comprising the following steps (a) to (d): (a) a step of preparing a sample containing histone protein (b) a step of contacting a test compound with the sample (C) detecting the glycosylated histone protein in the sample contacted with the test compound (d) compared to the case where the test compound is not contacted, compared with the case where the test compound is not contacted, of the glycosylated histone protein detected in (c) Selecting a compound that reduces the amount.
前記検出は、前記ヒストンタンパク質のグリコシル化された部位に結合する抗体を用いることを特徴とする、請求項1〜4のうちのいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the detection uses an antibody that binds to a glycosylated site of the histone protein. 前記グリコシル化がN−アセチルグルコサミン化である、請求項1〜5のうちのいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the glycosylation is N-acetylglucosamine. 前記ヒストンタンパク質が、ヒストンH2A及びヒストンH2Bからなる群から選択される少なくとも一のタンパク質である、請求項1〜6のうちのいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the histone protein is at least one protein selected from the group consisting of histone H2A and histone H2B. 前記ヒストンタンパク質がヒストンH2Bであり、前記部位が、91番目のセリン残基、112番目のセリン残基、及び123番目のセリン残基からなる群から選択される少なくとも一のセリン残基である、請求項1〜7のうちのいずれか一項に記載の方法。   The histone protein is histone H2B, and the site is at least one serine residue selected from the group consisting of a 91st serine residue, a 112th serine residue, and a 123rd serine residue; The method according to claim 1. 前記グリコシル化がN−アセチルグルコサミン化であり、前記ヒストンタンパク質がヒストンH2Bであり、且つ前記部位が112番目のセリン残基である、請求項1〜8のうちのいずれか一項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the glycosylation is N-acetylglucosamination, the histone protein is histone H2B, and the site is the 112th serine residue. . ヒストンタンパク質のグリコシル化された部位に結合する抗体   Antibodies that bind to glycosylated sites of histone proteins 前記グリコシル化がN−アセチルグルコサミン化である、請求項10に記載の抗体。   11. The antibody of claim 10, wherein the glycosylation is N-acetylglucosamination. 前記ヒストンタンパク質が、ヒストンH2A及びヒストンH2Bからなる群から選択される少なくとも一のタンパク質である、請求項10又は11に記載の抗体。   The antibody according to claim 10 or 11, wherein the histone protein is at least one protein selected from the group consisting of histone H2A and histone H2B. 前記ヒストンタンパク質がヒストンH2Bであり、前記部位が、91番目のセリン残基、112番目のセリン残基、及び123番目のセリン残基からなる群から選択される少なくとも一のセリン残基である、請求項10〜12のうちのいずれか一項に記載の抗体。   The histone protein is histone H2B, and the site is at least one serine residue selected from the group consisting of a 91st serine residue, a 112th serine residue, and a 123rd serine residue; The antibody according to any one of claims 10 to 12. 前記ヒストンタンパク質がヒストンH2Bであり、前記部位が112番目のセリン残基であり、且つ前記グリコシル化がN−アセチルグルコサミン化である、請求項10〜13のうちのいずれか一項に記載の抗体。   The antibody according to any one of claims 10 to 13, wherein the histone protein is histone H2B, the site is the 112th serine residue, and the glycosylation is N-acetylglucosamination. . 請求項10〜14のうちのいずれか一項に記載の抗体を有効成分とする、ヒストンタンパク質のグリコシル化を検出するための薬剤。   An agent for detecting glycosylation of a histone protein, comprising the antibody according to any one of claims 10 to 14 as an active ingredient. 請求項10〜14のうちのいずれか一項に記載の抗体を有効成分とする、血清グルコース量を評価するための薬剤。   The chemical | medical agent for evaluating the amount of serum glucose which uses the antibody as described in any one of Claims 10-14 as an active ingredient. 請求項10〜14のうちのいずれか一項に記載の抗体を有効成分とする、メタボリックシンドロームを検査するための薬剤。   The chemical | medical agent for test | inspecting a metabolic syndrome which uses the antibody as described in any one of Claims 10-14 as an active ingredient.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017043593A1 (en) * 2015-09-09 2017-03-16 国立大学法人東京大学 Sugar-sensing epigenome biomarker

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